2. СООРУЖЕНИЯ ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Отстойники

Общие сведения

Расчет отстойников

Тонкослойные отстойники

Реконструкция обычных отстойников в тонкослойные

Примеры расчета отстойников

Гидроциклоны

Примеры расчета гидроциклонов

Аэротенки

Аэротенки - смесители без регенераторов

Аэротенки-смесители с генераторами

Аэротенки-вытеснители с регенераторами

Аэротенки-вытеснители без регенераторов

Системы аэрации

Окситенки

Аэротенки с флотационным илоотделением для очистки производственных сточных вод

Аэротенки с флотационным разделением иловой смеси для очистки городских сточных вод

Удаление из сточных вод соединений азота

Расчетная глубина погружения барботера принята равной 4,3 м. Приведенные в табл. 1 данные могут использоваться при изменении погружения в диапазоне 3-5 м.

При среднем перепаде давления на перфорированных отверстиях =1 кПа максимальные потери в барботере не более м=2 кПа, а при =4 кПа - не более м=7 кПа.

5. Для предотвращения выпадения осадка в местах прямоугольного сопряжения днища со стенками резервуара рекомендуется заполнение этих мест тощим бетоном. При этом угол сопряжении днища с заполнением должен составлять 30°.

Возможен уклон в сторону забора воды, где должен быть предусмотрен трубопровод опорожнения секции усреднителя.

6. На входе в усреднитель необходимо устанавливать контрольно-измерительную аппаратуру для определения расхода полы и воздуха, поступающих на сооружение.

7. Все конструктивные узлы сооружения необходимо оборудовать трубопроводами опорожнения и предусматривать малые средства механизации (например, бадья-таль-кошка, бадья-тальфер и др.) для периодической чистки усреднителя.

Возможно, предусмотреть нестационарную систему пеногашения усредненными стоками (например, шланги с насадками, укрепленные на штативах). Как показал опыт эксплуатации, пены в усреднителях нет, кроме исключительных случаев, когда применяли и производстве запрещенные в настоящее время ПАВ.

8. В зависимости от характеристик стоков в цеховых каналах, на выпусках из промышленных здании или перед резервуаром - усреднителем необходимо предусматривать решетки для сбора волокон, шерсти, тряпок и других отходов производства. Целесообразно по ходу технологических линий на определенных производствах устанавливать шерстеуловители.

9. Самым надежным способом водоотведения, как показал опыт эксплуатации, является работа насосов.

Многоканальные усреднители

1.6. Перспективным типом усреднителя для большого числа объектов, например, легкой промышленности, является многоканальный усреднитель, схема которого разработана во ВНИИ ВОДГЕО, с оптимальным распределением сточных вод по коридорам разной ширины. На базе этой схемы МИСИ и ГПИ-1 разработали конструкцию усреднителя для сточных вод, относящуюся к категории легких (взвешенных веществ до 500 мг/л, гидравлической крупностью до 5 мм/с), для суточного расхода сточных вод свыше 67 тыс. м³.

Конструкция, представленная на рис. 1, состоит из приемной камеры, распределительного лотка, каналов усреднителя, камеры усредненных стоков аккумулирующей емкости. Сточная вода попадает и приемную камеру, оборудованную полупогруженной доской для гашения волновых колебаний на поверхности, откуда поступает в распределительный лоток. При превышении величины среднего расхода сточных вод избыточное количество воды переливается в аккумулирующую емкость через регулируемый водослив. Усреднение колебаний концентрации загрязнений и поступающих сточных водах осуществляется за счет различного времени пребывания потока в каждом из каналов. Распределение сточных вод по каналам усреднителя осуществляется через донные выпуски расчетного диаметра.

Рис. 1. Схема многоканального усреднителя

1 - приемная камера; 2 - распределительный лоток; 3 - донные выпуски и боковой водослив с шибером; 4 - каналы; 5 - система гидросмыва; 6 - удаление осадка гидроэлеваторами; 7 - камера усредненных стоков; 8 - аккумулирующая емкость; 9 - водослив.

Для возможности дорегулировки расходов воды по каналам усреднителя в стенке лотка устраиваются прямоугольные водосливы, оборудованные шиберами. На выходе из каждого канала предусматриваются измерительные водосливы, которые позволяют контролировать уровень и расход воды по каждому каналу.

Из камеры усредненных стоков пода либо откачивается, либо самотеком поступает на дальнейшую очистку. На предприятиях в часы минимального водостока сточные воды из аккумулирующей емкости перекачиваются в приемную камеру. В каждом из каналов усреднителя и в аккумулирующей емкости предусматривается отстойная зона.

Система сбора и удаления осадка выбирается в зависимости от конкретных данных по кинетике отстаивания, количеству и характеру взвешенных веществ (гидровзмучивание, гидросмыв и др.). Периодичность удаления осадка определяется в период пусконаладочных работ.

Длина, общая ширина и глубина сооружения принимаются в зависимости от требуемого расчетного объема с учетом граничных условий (граничные условия определены для суточной производительности сточных вод свыше 10 тыс. м³); ширина одного канала от 1 до 6 м, глубина не более 3 м.

При меньших расходах сточных вод возможен лотковый вариант многоканального усреднителя, сохраняющий принцип дифференцированного распределения потока.

Распределение потока воды между каналами осуществляется в соответствии с формулой (3) (i-номер канала)

(3)

Объем коридоров различен. Ширина каждого i-го канала рассчитывается по формуле

. (4)

При этом в целях создания наилучшего гидродинамического режима работы каждого" капала (высокого коэффициента полезного использования объема каждого канала) минимальная скорость течения воды в канале желательна не менее 7 мм/с.

Порядок расчета многоканального усреднителя

1. Расчет объема аккумулирующей емкости W_reg с учетом графика притока сточных вод на очистные сооружения (аналогично расчету регулирующей емкости водонапорных сооружений).

2. Расчет объема многоканального усреднителя W_es (для q_min) с учетом характера поступления концентрации загрязнений: залповый, циклический или произвольный. См. формулы (25)-(29) СНиП 2.04.03-85.

3. Определение общего объема сооружения: W = W_reg+W_es.

4. Определение размеров усреднителя, в плане В´Н´L - в соответствии с граничными условиями.

5. Расчет ширины b_i каждого канала по формуле (4), причем число каналов должно выбираться, начиная с трех при соблюдении конструктивных граничных условий и обеспечения минимальной скорости течения 7 мм/с.

6. Расчет расхода q_i, по каждому каналу по формуле (3).

7. Расчет распределительного лотка и размеров донных и боковых водосливов.

Распределительный лоток с донными выпусками рассчитывается с учетом следующих положений:

горизонтальное расположение дна лотка;

скорость течения воды в лотке принимают постоянной, не менее 0,4 м/с из условия незаиливания лотка. При этом влияние на изменение кривой свободной поверхности воды при неравномерном ее отборе по длине лотка должно быть незначительным.

Лоток лучше располагать затопленным (ниже уровня воды в каналах) для более равномерного распределения воды по глубине потока;

расчет донных и боковых выпусков необходимо производить для расходов в м³/c, определяемых по формуле (3) для каждого канала по общепринятой методике гидравлического расчета водосливов

. (5)

Для донного цилиндрического отверстия = 0,8, для бокового прямоугольного отверстия = 0,7.

8. Расчет измерительных и регулируемых водосливов производится в соответствии с расчетом, изложенном в Справочнике по гидравлическим расчетам систем водоснабжения и канализации/А. М. Курганов, И. Ф. Федорова. - М.: Стройиздат, 1978.

Регулирование водослива, установленного между приемной камерой и аккумулирующей емкостью, производится с помощью передвижной стенки. На стенке из каждого канала устанавливаются водосливы треугольного профиля.

Кроме предложенной конструкции возможны варианты многоканального типа усреднителя. Например, в проектном институте ГИАП многоканальный усреднитель схемы ВНИИ ВОДГЕО выполнен в П-образной компоновке сблокированным аварийным накопителем.

Усреднитель-смеситель с механическим перемешиванием, оборудованный отстойной зоной

1.7. В настоящее время теоретически и экспериментально душная конструкция не отработана. Работы по созданию такой конструкции для сточных вод, относящихся к категории «тяжелых» (содержание взвешенных веществ более 500 мг/л, гидравлическая крупность - не лимитируется) начаты в МИСИ им. В.В. Куйбышева.

При конструировании такого типа усреднителя необходимо учитывать большое количество факторов, влияющих на эффективность перемешивания, например:

уплотнение или отстаивание, происходящее в донной части усреднителя (отстаивание в зоне сжатия). Интенсивность осаждения взвеси, зависимость между скоростью осаждения взвешенных частиц и их содержанием. На основании этих и других данных можно будет рассчитать отстойную зону усреднителя;

влияние условий смешения (скорость перемешивания, перемешивание за счет диффузии, создание градиента скорости между различными элементами объема и др.) на эффект выравнивания концентрации в воде и осуществления химических реакций (нейтрализация, хлопьеобразование и т.д.);

выбор мешалок или аэраторов, а также конфигурации сооружения для создания условии перемешивания.

Нельзя также не учитывать требования последующих звеньев очистки: реагентная обработка, отстаивание, флотация, биологические методы.

Так, например, для стоков кожзаводов слишком интенсивное перемешивание стоков в усреднителе разрушает естественные структурные образования, что в дальнейшем ведет к снижению эффекта коагулирования, флотации.

В то же время при аэрации стоков кожевенных производств, содержащих большое количество сульфидов, в усреднителе происходит окисление сульфидов и частичное выдувание сероводорода в атмосферу (при значениях рН менее 7). Процесс выдувания не желателен в связи с загрязнением окружающей атмосферы, о то же время процесс частичного окисления сульфидов - положителен (с повышением степени диспергирования воздуха - степень окисления сульфидов возрастет). Целесообразно в отдельных случаях использовать поверхностные аэраторы в качестве перемешивающих устройств.

Конструкция усреднителя с механическим перемешиванием разработана для стоков кожевенных производств институтом ГПИ-2 па базе радиального отстойника диаметрами 12, 24 и 40 м. Усреднитель оборудован вращающимся мостом с механическими мешалками и скребками для сгребания осадка. Пуск стока из нижней точки конического днища.

Анализ эффективности работы действующих сооружений показал, что построенные сооружения неудовлетворительно справляются с функцией усреднения состава сточных вод. Сказываются расчетные и конструктивные ошибки при проектировании, плохое качество строительства и низкий уровень эксплуатации.

Модернизация существующих конструкций может быть осуществлена использованием следующих мероприятий:

вместо централизованного впуска воды в усреднитель предусмотреть рассредоточенный по периметру сооружения (возможен металлический лоток с подачей воды через придонные выпуски);

интенсифицировать работу системы перемешивания;

предусмотреть возможный забор воды выше зоны отстаивания не менее 1,5 м. Из нижней точки дна усреднителя удалять осадок, обработка которого возможна в общей схеме локальной очистки.

1.8. Для проектирования сооружений и аппаратов механической очистки должны быть заданы следующие данные:

общее количество сточных вод, м³/ч;

температура сточных вод, °С;

периодичность образования сточных вод;

тяжелые механические примеси, мг/л;

нефтепродукты, масла, мг/л;

плотность тяжелых и легких загрязнений, г/см³; кинетика осаждения механических процессах тяжелее и легче поды, при их расчетной концентрации в исходной воде;

требуемая степень очистки (%) или допустимое содержание загрязнений легче и тяжелее воды, мг/л;

гидравлическая крупность частиц, тяжелее и легче воды, которую необходимо выделить для обеспечения требуемой степени очистки, мм/с.

Гидравлическая крупность определяется по кривым кинетики отстаивания Э = f(t) (рис. 2), полученным экспериментально отстаиванием сточной воды в статических условиях в слое h, как правило, отличным от действительной высоты отстаивания в выбранном типе отстойника, поэтому для приведения полученных результатов к натурным надлежит производить пересчет по формулам (30) и (31) СНиП 2.04.03-85 с учетом поправки на изменение вязкости воды при изменении температуры (табл. 2).

Таблица 2

Температура воды, °С	60	50	40	30	25	20	15	10	5	0
Коэффициент вязкости , 10^-3 Н×с/м²	0,469	0,549	0,656	0,801	0,894	1,01	1,14	1,308	1,519	1,702

Показатель степени n₂, зависящий от природы загрязнений, в том числе и от агломерируемости взвесей для промышленных сточных вод, определяется по полученным экспериментально кривым кинетик отстаивания в слоях h₁ и h₂

(6)

При расчете сооружений для механической очистки промышленных сточных вод экспериментальное определение показателей характеристики воды и загрязнений должно предшествовать проектированию в каждом конкретном случае. Если проектирование ведется для строящегося предприятия, данные о характеристике воды, возможно, получить при изучении воды на аналогичном производстве. Опыт обследования промышленных предприятий показывает, что величина гидравлической крупности частиц U₀, которые должны быть выделены для обеспечения требуемого эффекта колеблется в пределах 0,2-0,5 мм/с, поэтому для ориентировочных расчетов отстойных сооружении величину U₀ можно принимать равной 0,25-0,3 мм/с.

Рис. 2. Кинетика отстаивания сточных вод прокатных производств при исходной концентрации С₀= 200 мг/л

1 - h = 200 мм; 2 - h = 500 мм

Для городских сточных вод продолжительность отстаивания t в слое h = 500 мм можно принимать по табл. 30 СНиП 2.04.03-85, а показатель степени n₂ по рис. 2 СНиП 2.04.03-85.

1.9. Принимая по внимание, что при проектировании очистных установок, как правило, применяются типовые или экспериментальные конструкции отстойных сооружений с известными геометрическими размерами, за расчетную величину следует принимать производительность одного отстойника q_se_t, при которой обеспечивается заданный эффект очистки. После расчета q_se_t исходя из общего расхода сточных вод определяется количество рабочих единиц отстойников N

N = . (7)

Для горизонтального отстойника производительность одной секции рассчитывайся по формуле (32) СНиП 2.04.03-85. Для радиальных, всех типов вертикальных отстойников, а также отстойников с вращающимся сборно-распределительным устройством (см. пример 2), производительность одного отстойника рассчитывается по формуле (33) СНиП 2.04.03-85.

Отстойники с вращающимися сборно-распределительными устройствами

1.10. Для отстойников с вращающимся сборно-распределительным устройством = 0. Кроме того, при проектировании этих отстойников должна рассчитываться форма перегородки, разделяющая распределительный и водоприемный лоток. Форма этой перегородки может быть выражена через изменяющуюся ширину В_р распределительного лотка

, (8)

где m = 1/11, 1/12;

, (9)

где b_з - зазор между стенкой и фермой (b_з = 0,1-0,15 м); l_Л - удаление расчетного створа лотка от центра отстойника. Количество струенаправляющих лопаток n_Л определяется конструктивно при соблюдении следующего соотношения:

2r_л-(2n_л+1) = Lр, (10)

где r_л = 0,1-0,125 м.

Число лопаток n_Л не следует принимать более 24 шт. Изменение высоты водослива но длине водоприемного лотка зависит от изменения по радиусу расхода воды, удаляемой из отстойника. Высота водослива h_сбпо мере удаления от центра отстойника рассчитывается по формуле затопленного водослива с тонкой стенкой

. (11)

Период вращения Т, с, водораспределительного устройства, зависит от требуемой степени очистки и должен также рассчитываться при привязке отстойника к конкретным условиям,

. (12)

1.11. Тонкослойное отстаивание применяется в случае необходимости сокращения объема очистных сооружений при ограниченности выделяемой площади и при необходимости повышения эффективности существующих oтстойников. В первом случае тонкослойные отстойники выполняют роль самостоятельных сооружений, во втором - существующие отстойники дополняются тонкослойными модулями, располагаемыми в совершенствуемом отстойнике, перед водосборным устройством.

1.12. При расчете отстойника, работающего по перекрестной схеме (рис. 3) расчетными величинами являются длина яруса L_b_l и производительность отстойника q_set. Длина яруса L_b, м, определяется по формуле

, (13)

где u_w - скорость потока воды в ярусе отстойника, мм/с, применяемая по табл. 31 СНиП 2.04.03-85; h_li- высота яруса, м, по табл. 31 СНиП 2.04.03-85 (при высоких концентрациях загрязнений рекомендуется принимать большие значения); К_dis, - коэффициент сноса выделенных частиц (при плоских пластинах К_dis = l,2; при рифленых пластинах К_dis= 1); Uо - гидравлическая крупность, задерживаемых частиц которую рекомендуется определять в слое, равном высоте яруса h_l_i.

Производительность отстойника q_set определяется по формуле

q_set = 7,2K_setH_blL_blB_blU_o/K_dish_li, (14)

где B_bl- ширина тонкослойного блока, назначается из допустимого прогиба листа, выбранного для тонкослойного блока (= -5мм) при наклоне под углом сползания осадка.

Строительная ширина В_стр, м, отстойника определяется по формуле

В_стр = 2В_bl+b₁+2b₂, (15)

где b₁- 0,25 м, b₂- 0,05-0,1 м.

После определения длины яруса отстойника l_bl, исходя из возможных размеров материала, применяющегося для параллельных пластин, назначаются длина пластины в ярусе и количество блоков (модулей), располагаемых по одной прямой.

Обязательным условием, выполняемым при конструировании отстойника, должна быть плотная стыковка соответствующих пластин в рядом устанавливаемых блоках (модулях). Строительная высота отстойника Н_стр. м (см. рис. 3) определяется по формуле

Н_стр = Н_bl+h₃+h_м+0,3, (15а)

Рис. 3. Схема тонкослойного отстойника, работающего по перекрестной схеме удаления осадка

где h₃ - высота, необходимая для расположения рамы, на которой устанавливаются блоки (h₃ = 0,2-0,3 м; h_м = 0,l м).

Строительная длина тонкослойного отстойника L_c_т_p (см. рис. 3) определяется по формуле

L_стр = L_bl;+l₁+l₂+2l₃+l₄. (16)

Зона длиной l₁ служит для выделения крупных примесей Объем зоны рассчитывается на 2-3-минутное пребывание потока

l₁ = q_sett/(60H_blB_c_т_pK_set), (17)

где K_set - коэффициент использования зоны, принимаем равным 0,3; при применении пропорционального устройства l₂ = 0,2 м, если распределение осуществляется дырчатой перегородкой l₂ = 0; l₃ = 0,2-0,25 м; l₄ = 0,15-0,2 м.

1.13. В настоящее время применяется большое количество конструктивных разновидностей тонкослойных отстойников, работающих по противоточной схеме, все они практически, могут быть сведены к двум расчетным схемам, показанным на рис. 4 и рис. 5. В конструкции отстойника, показанного на рис. 4, расчетной являются длина пластины в блоке (модуле) L_bl и производительность секции q_se_t.

Длину пластины L_ы можно определить по формуле

L_bl = u_Wh_ti/U₀, (18)

где u_w - скорость потока в ярусе; h_ti - высота яруса. Данные параметры задаются по табл. 31 СНиП 2.04.03-85.

Производительность одной секции рассчитывается по формуле (36) СНиП 2.04.03-85, для которой H_bl определяется по формуле

Н_ы = п_tib_n, (19)

где п_ti- количество ярусов в блоке, которое назначается из конструктивных соображений; b_n - определяется по формуле

b_п= h_tiсоs. (20)

Рис. 4. Схема тонкослойного отстойника, работающего по противоточной схеме удаления примесей

а - тяжелых примесей; 6 - легких примесей (масла, нефтепродукты и т.п.)

Ширина секции отстойника назначается из конструктивных соображений и исходя из размеров пластин, предназначающихся для изготовления блоков (модулей). Все размеры других узлов отстойника (ширина резервуара отстойника, его строительная глубина и т.д.) назначаются из конструктивных соображений.

За расчетные параметры тонкослойного отстойника (см. рис. 5) следует принимать длину пластин в блоке L_b_i и длину расположения тонкослойных блоков (модули) L_b. Величина L_b_i определяется так же, как и в предыдущем случае по формуле (18), a L_b - по формуле

L_b= q_set /(3,6K_etu_WB_bi), (21)

где q_set- расход сточных вод на секцию, м³/ч.

Рис. 5. Схема отстойника, оборудованного тонкослойными блоками, работающего по противоточной схеме удаления примесей

а - тяжелых примесей; б - легких примесей (масла, нефтепродукты и т.п.)

Общая длина отстойника определяется по формуле

L⁼L_b +, (22)

где - длина зоны определяется из условия формирования потока перед распределением между ярусами. В этом же объеме происходит выделение крупных механических примесей при этом принимается в интервале 1-1,5 м;

= L_bl sin (90-);

= 0,3 м; = 0,05-0,1 м; = 0,4-0,5 м.

Общая глубина воды в отстойнике Н_стр, м, определяется как сумма высот различных зон

Н_стр = h_м + h₂ + h₃ +h₄+ h₅, (23)

где

h₂ = L_bl sin ; (24)

h_м0,1 м; h₃ = 0,2-0,5 м; h₄ = 0,1-0,2 м; h₅ = 0,3 м.

Затем определяется удельный объем образующегося осадка Q_mud,, м³/ч, назначается способ его удаления в приямок и способ удаления из приямка, а по формуле (37) СНиП 2.04.03-85 рассчитывается его расход.

1.14. В случае дополнения горизонтальных отстойников тонкослойными блоками (при необходимости повышения их эффективности или для увеличения производительности), расчетными параметрами являются длина пластин L_blв блоке (модуле) и расстояние L_b, на котором устанавливаются блоки в отстойнике. Эти величины рассчитываются но формулам (18) и (21). Величина В_bl численно равна ширине секции отстойника (пример 5).

При дополнении тонкослойными блоками вертикальных отстойников, при известных габаритах отстойника L_set и В_set или D_set, заданной крупности задерживаемых частиц U₀ расчетной величиной является длина пластин L_bl, которая при заданной высоте яруса h_ti рассчитывается но формуле (18) или высота яруса h_ti, рассчитывается по заданной длине пластин по той же формуле. Производительность отстойника рассчитывается по формуле

; (25)

F_set = L_setB_set или F_set = 0,785D_set; H_bl = L_bl sin . (26)

Когда производительность отстойника известна и требуется лишь увеличить эффективность очистки Эгр, по лабораторным анализам кинетики отстаивания изучаемой воды определяется гидравлическая крупность частиц. Далее, задаваясь высотой яруса h_ti, по формуле (25) определяется высота Н_ы, на которой должны быть расположены тонкослойные элементы, а затем по формуле (26) рассчитывается длина пластины и проверяется по формуле (18) скорость потока в ярусе.

При дополнении существующих радиальных отстойников тонкослойными блоками (модулями) (рис. 6), когда известны геометрические размеры отстойника и его производительность, а требуемая степень очистки задана гидравлической крупностью частиц U₀, которые необходимо выделить, расчетными параметрами являются длина пластины в блоке L_bl, высота блока Н_bl и число ярусов в блоке n_bl. Величина l_bl, рассчитывается по формуле (18) при заданной высоте яруса h_bl. Высота блока h_bl рассчитывается по следующей зависимости:

, (27)

где K_set - коэффициент использования объема, определяется по табл.31 СНиП 2.04.03-85, как для радиальных отстойников; D₁ - диаметр расположения блоков,

Рис. 6. Схема радиального отстойника дополненного тонкослойными блоками (модулями)

Затем определяется число ярусов в блоке (модуле)

n_ti = H_bi/h_ticos. (28)

Пример 1. Требуется определить гидравлическую крупность частиц для проектирования отстойника при очистке сточных вод прокатного производства.

Исходные данные: расход сточных вод q_w - 1000 м³/ч; температура Tw – 30 °С; расход сточных вод постоянен в течение суток. Исходная концентрация тяжелых механических примесей - 200 мг/л; маслопродуктов - 50-60 мг/л; плотность тяжелых загрязнений - 5 г/см³; маслопродуктов - 0,8 г/см³; кинетики отстаивания механических примесей тяжелее воды расчетной концентрацией в различных слоях воды показаны на рис. 2.

В очищенной воде содержание тяжелых примесей не должно превышать 60 мг/л, маслопродуктов - 25 мг/л.

В проекте принимаются отстойники с рабочей глубиной отстаивания Н_set = 1,5 м. Определение расчетной гидравлической крупности исходя из заданных параметров производится в следующем порядке:

по заданным величинам концентраций механических примесей в исходной и осветленной воде определяем требуемый эффект очистки Этр

Э_тр = 100 (200 - 60) /200 = 70 %;

по кривым кинетики отстаивания (см. рис. 2) определяется продолжительность отстаивания t_i = 13,5 мин (810 с); t₂ = 17,5 мин (1050 с), при которых в слоях воды h₁ = 200 мм и h₂ = 500 мм достигается требуемый эффект;

после этого по формуле (6) определяется показатель степени n₂

n₂ = (lg 1050 - 1g 810)/(lg 500 - lg 200) = 0,3;

затем по формуле (30) СНиП 2.04.03-85 определяется гидравлическая крупность U₀ частиц взвесей, которые должны быть выделены в отстойнике, при этом K_set = 0,5 (по табл. 31 СНиП 2.04.03-85), если температура сточных вод, поступающих на отстойники, будет такая же, какая была обеспечена при экспериментальном определении кинетик отстаивания, например Тw = 20 °С:

Поскольку температура сточных вод поступающих на отстойник Tw = 30 °С, требуется внести поправку:

= 063^.1,005/0,801 = 0,79 мм/с.

Таким образом, отстойники, принятые как сооружения для механической очистки сточных вод прокатных производств, должны рассчитываться на задержание частиц гидравлической крупностью 0,79 мм/с.

Пример 2. Для очистки городских сточных вод требуется рассчитать отстойник с вращающимся сборно-распределительным устройством, который должен обеспечивать 60 %-нoe задержание механических загрязнений, при исходной концентрации 300 мг/л. Расчетная температура воды составляет 20 °С, плотность осадка 2,0 г/см³.

Задаемся диаметром отстойника D_set = 24 м, в котором высота отстаивания Н_set = 1 м.

По формуле (30) СНиП 2.04.03-85 определяется гидравлическая крупность частиц, которые требуется выделить для обеспечения заданного эффекта. При этом по табл. 30 и рис. 2 СНиП 2.04.03-85 определяется значение h₁ = 0,5; t_set = 970 с и n₂ = 0,275, входящие в эту формулу, а по табл. 31 СНиП 2.04.03-85 назначается значение коэффициента использования объема К_set = 0,85

Внесение поправки на температуру не требуется, так как при лабораторных определениях кинетики отстаивания температура воды была той же, что в производственных условиях.

По формуле (33) СНиП 2.04.03-85 определяется производительность одного отстойника

q_set = 2,8^.0,85^.(24²-1²)^.0,76 = 1042 м/ч.

По формуле (12) определяется период вращения водораспределительного устройства

Т = 1000^.1^.0,85/0,76 = 1118,4 с = 18,6 мин.

Определив по формуле (9) величину R_Л = (24/2)-0,15 = 11,85, и задавшись значениями m = ¹/₁₂; b₃ = 0,15 и b_л, по формулам (8) и (11), рассчитываем ширину распределительного лотка В_р и высоту водослива h_сб по створам. Для удобства результаты расчета сводим в табл. 3

Таблица 3

R_Л,м	2	3	4	5	6	7
В_р, м	0,973	0,955	0,929	0,895	0,851	0,796
h_сб, м	0,030	0,039	0,017	0,055	0,062	0,069

Продолжение табл. 3

R_Л,м	8	9	10	11	11,85
В_р, м	0,728	0,642	0,529	0,367	0
h_сб, м	0,076	0,081	0,037	0,093	0,097

Исходя из общего количества сточных вод и коэффициента неравномерности рассчитывается количество отстойников, а по формуле (37) СНиП 2.04.03-85 определяется количество образующегося осадка и принимается способ его удаления.

Пример 3. Расчет тонкослойного отстойника, работающего по перекрестной схеме удаления осадка (см. рис. 3).

Исходные данные: расход сточных вод завода производства железобетонных изделий (ЖБИ) составляет 1200 м³/сут; коэффициент часовой неравномерности составляет 1,1; завод работает в две смены.

Исходная концентрация тяжелых механических примесей - 700 мг/л; масло- и нефтепродуктов - 100-300 мг/л. Допустимая концентрация механических примесей в очищенной воде - 50 мг/л, нефтепродуктов - 25 мг/л.

По кривым кинетики отстаивания в слое воды, равном высоте яруса h_ti = 0,1 м, находим, что гидравлическая крупность тяжелых механических взвесей, которые требуется выделить, составляет

U₀ = 1000h_ti/t = (0,1^.1000)/500 = 0,2 мм/с.

Гидравлическая крупность нефтепродуктов

U₀^н = (0,l^.1000)/330 = 0,3 мм/с.

Следовательно, расчет отстойника нужно вести на задержание частиц крупностью 0,2 мм/с.

Из условия количества загрязнений в сточных водах (700 мг/л) принимаем высоту яруса в отстойнике h_ti = 0,1 м (табл. 31, СНиП 2.04.03-85). Для обеспечения условий сползания осадка по пластинам, угол наклона пластин принимаем равным 45°. В качестве материала пластин по имеющимся возможностям будет использована листовая сталь = 3 мм. Задавшись скоростью потока в ярусе отстойника (табл. 31 СНиП 2.04.03-85) = 7 мм/с, определяем по формуле (13) длину яруса

Из условия допустимого прогиба ( = 3-5 мм) наклоненной под углом 45° пластины принимаем ширину блока B_bl = 0,75 м. Таким образом, максимальная ширина пластины в блоке будет B_bl = 0,75 1,41 = 1,060 м. Задаемся высотой блока с параллельными пластинами H_bl = 1,5 м.

По формуле (35) СНиП 2.04.03-85 определяем производительность одной секции тонкослойного отстойника с двумя рядами блоков (см. рис. 3)

q_set = 7,2^.0,75^.1,5^.0,75^.4,2 = 42,5 м³/ч.

Проверяем скорость потока в ярусе отстойника при использовании поперечного сечения на 75 % K_set = 0,75 (табл. 31, СНиП 2.04.03-85)

Приведенный расчет показывает, что исходные величины выбраны верно. Строительная ширина секции отстойника рассчитывается по формуле (15)

В_стр = 2´0,75+0,2+2´0,05 = 1,8;

Н_стр = 1,5+0,3+0,1+0,3 = 2,2 м.

Длина зоны грубой очистки l_i по формуле (17)

Строительная длина секции L_c_т_p по формуле (16)

L_c_т_p = 4,2+1,75+0,2+2^.0,2 +0,15 = 6,7 м.

Определяется часовой расход сточных вод с учетом коэффициента часовой неравномерности

q_W = (1200^.1,1)/16 = 82,5 м³/ч.

Исходя из общего количества сточных вод определяется количество секции тонкослойного отстойника

N = 82,5/42,5 = 1,94 2 секции.

В соответствии с п. 6.58 СНиП 2.04.03-85 уточняется количество секций: N = 2 секции.

Из условия выбранного материала для пластин (листовая сталь = 3 мм) и облегчения массы блока, исходя из расчетной длины ярусного пространства (Lы = 4,2 м), принимаем длину блока (модуля) 1,06 м. Таким образом, в каждом ряду будет располагаться по 4 блока (модуля).

Количество выделяемого осадка влажностью W = 96 % определяется по формуле (37) п. 6.65 СНиП 2.04.03-85

Далее принимается метод удаления осадка из отстойника. В данном случае, так как тонкослойный отстойник рекомендуется располагать над поверхностью земли, целесообразно принять многобункерную конструкцию отстойника с удалением осадка под гидростатическим напором.

Пример 4. Рассчитать тонкослойный отстойник, работающий по противоточной схеме удаления осадка (см. рис. 4).

Расчет ведется для случая очистки нефтесодержащих сточных вод НПЗ, когда для обеспечения снижения содержания нефтепродуктов до 50-70 мг/л из воды должны быть удалены глобулы нефти гидравлической крупностью = 0,3 мм/с, которая определена при отстаивании в слое воды h = 100 мм. Расход сточных вод q_W постоянен и составляет 600 м³/ч, температура воды 20 °С.

Приняв по табл. 31 СНиП 2.04.03-85 высоту яруса h = 0,l м, и скорость рабочего потока = 5 мм/с, определяем по формуле (18) длину пластины в ярусе

Задавшись углом наклона пластин, определенным экспериментально, = 45°, определяем расстояние между пластинами

Задаемся количеством ярусов в блоке (модуле) из условия простоты монтажа n_ы = 15 шт. Определяем высоту блока по формуле (19)

H_ы = 0,07^.15 = 1,05 м.

Ширина блока Вы определяется из условия ширины материала листа и условий монтажа. Назначаем ширину одной секции отстойника

B_set = B_ы = 6 м.

Определяем производительность одной секции по формуле (36) СНиП 2.04.03-85, если коэффициент использования объема К_set = 0,55 (табл. 31 СНиП 2.04.03-85);

q_set = 3,6^.0,55^.1,05^.6^.5 = 62,4 м³/ч.

Толщиной пластин в блоке при технологическом расчете можно пренебречь.

Исходя из расхода сточных вод определяем количество секций отстойника

N = 600/62,4 = 9,6 10 шт.

Далее из конструктивных соображений и с учетом обеспечения гидравлического режима потоков воды, близкого к ламинарному, назначаются другие размеры секции отстойника. Например:

l₁ = lsin +0,5 = 1,7^.0,707+0,5 = 1,7 м;

H_ы/sin = l₂ = 1,05/0,707 = 1,481,5 м;

h₃ = 0,5 м из условия более равномерного сброса очищенной воды;

l₂ = H_ыcos+lsin = 1,05×0,707+1,7×0,707 = 1,94 м;

h₃ = 0,5 м из условия равномерности распределения воды между ярусами блока. Таким образом Н_об = 0,5 + 1,94+0,5 = 2,94 м.

Пример 5. Требуется рассчитать отстойник, работающий по противоточной схеме, показанной на рис. 5, для очистки коагулированных сточных вод литейного производства расходом 500 м³/ч, сточные воды с концентрацией механических примесей 1000 мг/л образуются постоянно, температура сточных вод Т_w (в среднем) 30 °С. Экспериментально в заводской лаборатории установлено, что требуемая степень очистки (содержание взвесей 150-200 мг/л) обеспечивается при задержании частиц гидравлической крупностью 0,2 мм/с. Крупность определена по кривым кинетики отстаивания, полученным при температуре 20 °С в слое 100 мм.

По формуле (31) СНиП 2.04.03-85 уточняем величину гидравлической крупности

= 0,2×1,005/0,8007 = 0,25 мм/с.

По формуле (18) определяем длину пластины в ярусе L_bl, задавшись предварительно по табл. 3.1 СНиП 2.04.03-85 высотой яруса h_ti = 0,1 м; и скоростю потока в ярусе u_w = 5 мм/с

L_bl = (5×0,1)/0,25 = 2 м.

Назначаем угол наклона пластин, определенный экспериментально: a = 50°.

Задаемся количеством секций отстойника N = 5 и определяем производительность одной секции q_set = 500/5 = 100 м³/ч.

Задаемся шириной одной секции B_bt = 3 м.

По формуле (21) определяем длину зоны L_b тонкослойного отстаивания, если коэффициент использования ее объема в соответствии с табл. 31 СНиП 2.04.03-85 K_set равен 0,5:

L_b = 100/(3,6×0,5×5×3) = 3,7 м.

Задаем длину зон тонкослойного отстойника (см. рис. 5):

= 1,5 м; = 2 sin (90- 50°) = 2×0,64 = 1,28; = 0,3 м; = 0,1 м; = 0,5 м, а затем по формуле (22) определяем общую рабочую длину отстойника

= 3,7 + 1,5 + 1,28 + 0,3 + 0,1 + 0,5 = 7,38 » 8 м.

По формуле (23) определяем общую глубину воды в отстойнике Н_стр, предварительно задавшись высотой зон: = 0,1; = 2 sin 50° = 2×0,77 = 1,54; = 0,3; = 0,2; = 0,3;

Н_стр = 0,1 + 1,54 + 0,3 + 0,2 + 0,3 = 2,44 см = 2,5 м.

Принимаем удаление осадка в приямок скребковым механизмом. По формуле (37) СНиП 2.04.03-85 определяется расход удаляемого осадка

Q_mud = (1000 - 200) 500/(100 - 96) 2,6×10⁴ = 3,85 м³/ч.

Пример 6. Необходимо повысить эффективность работы действующего раднального отстойника D_set = 30 м, на который подается расход воды q_set = 1000 м³/ч. При этой производительности в отстойнике задерживаются частицы гидравлической крупностью U_о = 1 мм/с, что не удовлетворяет предъявляемым требованиям. Анализ характеристики загрязнений показал, что требуемый эффект очистки обеспечивается при выделении примесей гидравлической крупностью 0,25 мм/с и более.

Одним из путей интенсификации работы существующих отстойников является дополнение их тонкослойными блоками (модулями) (см. рис. 6).

Требуется определить размеры тонкослойных блоков, которыми должен быть оборудован радиальный отстойник.

Приняв по табл. 33 СНиП 2.04.03-85 скорость потока u_w =5 мм/с и высоту яруса h_ti = 0,07 м по формуле (18), определяем длину пластин в блоке

L_bt = 5×0,07/0,25 = 1,4 м.

Задавшись диаметром D_i = 27 м, на котором предполагается расположить блоки с параллельными пластинами, по формуле (27) определяем высоту блока, при коэффициенте использования объема К_set = 0,45, определяемого по табл. 31 СНиП 2.04.03-85

м.

Рассчитываем количество ярусов в блоке (модуле)

п_ti= 1,5/0,07 = 21,4 » 22 яруса.

1.15. Для расчета и проектирования установок с открытыми гидроциклонами должны быть заданы те же параметры по воде и по загрязнениям, что и для отстойников (см. п. 1.8).

Гидравлическая крупность частиц, которые необходимо выделить для обеспечения требуемого эффекта очистки, определяется при высоте слоя воды, равном 200 мм. Для многоярусных гидроциклонов слой отстаивания должен быть равен высоте яруса.

Основной расчетной величиной открытых гидроциклонов (рис. 7 - 9) является удельная гидравлическая нагрузка, которая определяется по формуле (38) СНиП 2.04.03-85.

Величину конструктивных параметров (D_hcb_cn и т.д.), входящих в расчетные зависимости, следует назначать по табл. 4. Производительность одного аппарата рассчитывается по формуле (41) СНиП 2.04.03-85

Исходя из общего количества сточных вод Q_w определяется количество рабочих единиц гидроциклонов: N = Q_W/Q_hc. После назначения диаметра аппарата и определения их количества по табл. 4 определяются основные параметры гидроциклона.

Угол наклона образующей конических диафрагм в открытых гидроциклонах в каждом конкретном случае должен задаваться в зависимости от свойств выделяемого осадка, но не менее 45°. Диафрагмы в открытых гидроциклонах могут быть выполнены как из стали, так и из неметаллических материалов: ткань, пластик и т.д.

В распределительном канале пропорционального водораспределительного устройства многоярусного гидроциклона скорость восходящего потока должна быть не менее 0,4 м/с.

Рис. 7. Схемы открытых гидроциклонов

а - без внутренних вставок; б - с конической диафрагмой; в - с конической диафрагмой и внутренним цилиндром

Рис. 8. Схема многоярусного гидроциклона с центральными выпусками

Рис. 9. Схема многоярусного гидроциклона с периферийным отбором очищенной воды

1.26. Гидроциклоны малых диаметров объединяются в батареи и блоки(мультициклоны), что позволяет при обеспечении требуемого эффекта очистки и производительности добиться максимальной компактности установки.

Батарейные гидроциклоны имеют единую систему питания, а также системы сбора верхнего и нижнего продуктов разделения. Батарейный гидроциклон, состоящий из 12 аппаратов D_hc = 75 мм, имеющий производительность 60-70 м³/ч, изготавливает опытно-экспериментальный завод Ленниихиммаш. Материал - нержавеющая сталь.

Аппарат рекомендуется к применению в технологических процессах очистки производственных сточных вод литейных, стекольных и керамических производств и т.д. Опытно-экспериментальный завод Дзержинского филиала Ленниихиммаш изготавливает батарейные гидроциклоны, включающие шесть единичных гидроциклонов D_hc = 125 мм (d_en = 25 мм; d_вх = 35 мм; d_шл = 12 мм; = 10°). С целью сокращения расхода шлама и повышения надежности работы батареи, единичные гидроциклоны снабжаются автопульсирующими шламовыми патрубками.

Производительность батарейного гидроциклона при давлении питания 0,4 МПа-120 м³/ч. Материал - нержавеющая сталь.

Центральным научно-исследовательским институтом крахмало-паточной промышленности (ЦНИИКПП) разработаны конструкции мультигидроциклонов марки ГБ-2, ГБ-3, ГБ-6, ГБ-7, ГП-8, (табл. 7). Серийное производство аппаратов осуществляет Кореневский опытный завод ЦНИИКПП.

Единичные аппараты изготовляют из пластмасс. Основные геометрические размеры и технологические параметры мультигидроциклонов приведены в табл. 7. Назначение аппаратов; разделение суспензии картофеле- и кукурузокрахмального производства. В технологии очистки сточных вод мультигидроциклонов ЦНИИКПП рекомендуется применять для механической очистки промышленных стоков, содержащих минеральные частицы размером = 200 мкм и плотностью = 2,7 г/см³.

Таблица 7

Наименование узлов и деталей, технологические параметры	Тип мультигидроциклонов
Наименование узлов и деталей, технологические параметры	ГБ-2*	ГБ-3*	ГБ-6**	ГБ-7**	ГБ-8**
1	2	3	4	5	6
Единичный гидроциклон:
диаметр цилиндрической части D_hc, мм	20	20	20	20	20
размер питающего патрубка d_c_n, мм	2´5	2´5	2´5	2´5	2´5
диаметр сливного патрубка d_вх, мм	6	6	6	6	6
диаметр шламового патрубки d_шл, мм	3	3	3	3	3
Угол конической части , град	10	10	10	10	10
Число гидроциклонов в выпускаемых, шт	29	48	16	24	48
Давление питания мультигидроциклонов Р_е_n. МПа	0,4-0,5	0,4-0,5	0,4-0,5	0,4-0,5	0,4-0,5
Объемная производительность блока Q_вn, м³/ч	15,0	25,0	8,0	15,0	25,0
Габариты блока мультигидроциклонов, мм:
высота	1017	1147	1243	1336	1410
ширина	475	475	374	440	477
длина	475	475	400	400	400
Масса блока мультигидроциклонов. кг	250	290	60	96	133

_______________

* Мультигидроциклоны первого выпуска.

** Модернизированная конструкция мультигидроциклонов.

Рис. 12. Кинетика отстаивания сточных вод фасонно-формовочного цеха (С_о = 300 мг/л; h = 200 мм)

1.27. Для проектирования гидроциклонных установок должны быть заданы те же данные о характеристике сточных вод и механических загрязнений, что и при проектировании других методов механической очистки.

1.28. По кривой кинетики отстаивания (рис. 12) по заданному эффекту очистки определяется охватывающая гидравлическая крупность U_о, мм/с:

U₀ = h/t, (29)

затем из точки на оси ординат, соответствующей требуемому эффекту очистки, проводится касательная к кривой Э = f(t), из точки касания опускается перпендикулярна ось абсцисс и по найденному времени t_гр определяется граничная гидравлическая крупность U_гр задерживаемых частиц, мм/с;

U_гр = h/t_r_ц, (30)

по которой по формуле Стокса рассчитывается граничный диаметр задерживаемых при заданном эффекте частиц

. (31)

1.29. После определения граничной крупности частиц, которые требуется выделить по табл. 5 - 7, подбирается диаметр гидроциклона, в котором эти частицы могут быть выделены, назначаются размеры его основных узлов d_в_n, d_вх, d_шл, Н_цН_к (см. рис. 10) и назначается давление Р_вп,, под которым исходная вода будет подаваться на гидроциклоны. Затем исходя из заданных размеров гидроциклона рассчитывается граничная крупность разделения, мкм:

. (32)

1.30. В случае если рассчитанная крупность _гр будет больше крупности, которая соответствует требуемому эффекту очистки, определенной по формуле (32), то подбор гидроциклона необходимо повторить, изменяя его конструктивные размеры и давление на входе. На основании формулы (32) в ГИСИ им. В.В. Куйбышева составлена номограмма, упрощающая определение _гр.

1.31. После уточнения всех геометрических размеров гидроциклона определяется его производительность. Для гидроциклонов, работающих без противодавления, расчет производительности следует производить по формуле (42) СНиП 2.04.03-85. Для получения более точных расчетов рекомендуется следующая формула л/с:

. (33)

После определения производительности одного аппарата, исходя из общего количества сточных вод, определяют число рабочих гидроциклонов, назначают общее количество аппаратов и приступают к проектированию гидроциклонной установки в соответствии со СНиП 2.04.03-85.

1.32. Потери воды с выделенным осадком, удаляемым через шламовую насадку d_шл, л/с, определяются по уравнению

(34)

1.33. Для примерного расчета потерь воды с выделяемым осадком следует принимать для гидроциклонов диаметром меньше 100 мм - 0,07-0,08 Q_en, более 100 мм - 0,04-0,03 Q_e_n.

Пример 7. Требуется рассчитать открытий гидроциклон для очистки сточных вод, образующихся при мойке грузовых автомобилей. Расход сточных вод составляет 50 м/ч. Гидроциклон применен на первой ступени очистки и должен задерживать частицы гидравлической крупностью 0,3 мм/с.

Для расчета принимаем открытый гидроциклон с конической диафрагмой и внутренним цилиндром (см. рис. 7, в).

По формуле (38) СНиП 2.04.03-85 рассчитываем удельную гидравлическую нагрузку на гидроциклона

q_hc = 3,6^.1,98^.0,3 = 2,l4 м³/(м^2.ч).

Определяем общую площадь зеркала воды в гидроциклонах

F_hc = 50/2,14 = 23,4 м².

Задавшись диаметром гидроциклона D_hc = 3 м, рассчитываем их количество N, шт.:

N = 23,4/3^2.0,785 = 3,3

Принимаем 3 гидроциклона диаметром D_hc = 3 м.

По табл. 4 рассчитываем все конструктивные размеры гидроциклона с конической диафрагмой и внутренним цилиндром (графа 5): высота цилиндрической части, H_hc: = 3 м; диаметр впускного патрубка d_en = 150 мм; количество патрубков n = 2; угол конической части = 60°; угол конуса диафрагм = 90°; диаметр центрального отверстия в диафрагме d_d = 1,5 м; диаметр внутреннего цилиндра D₁ = 2,64 м; высота внутреннего цилиндра H₁ = 3 м; высота водосливной стенки H₂ = 0,6 м; диаметр водосливной стенки D₂ = 3,2 м; диаметр водопогруженного щита D₃ = 3 м.

Выбираем материал для изготовления гидроциклона.

При решении о применении железобетона для выполнения корпуса аппарата в проекте обязательно должно быть оговорено непременное применение опалубки, позволяющей получить гладкую внутреннюю поверхность в аппарате.

Далее с учетом п. 6.89 СНиП 2.04.03-85 приступают к проектированию схемы гидроциклонной установки.

Пример 8. Требуется запроектировать установку с многоярусными гидроциклонами для очистки сточных вод цеха среднесортного проката. Расход сточных вод 1500 м³/ч. Расход воды практически постоянен в течение суток. Температура воды T_w в течение года изменяется в пределах 15-30 °С. Концентрация взвесей в исходной воде составляет 250 мг/л, масла 60 мг/л.

В очищенной воде содержание тяжелых примесей не должно превышать 60 мг/л, масел 25 мг/л. По данным анализа кривых кинетик отстаивания сточных вод при температуре 20 °С в слое h = 200 мм, требуемая степень очистки обеспечивается при задержании частиц тяжелых примесей крупностью 0,3 мм/с и 0,5 мм/с - легче воды, поэтому за расчетную принимается 0,3 мм/с.

Принимаем многоярусный гидроциклон с центральными выпусками (см. рис. 8).

Расчет производится в следующем порядке.

Задаемся диаметром гидроциклона D_hc = 5 м.

По формулам (38). (39) СНиП 2.04.03-85 рассчитываем удельную гидравлическую нагрузку, приходящуюся на один ярус гидроциклона:

Зная диаметр аппарата (D_hc = 5 м), определим расход воды, который может подаваться на один ярус:

q¢_hc = 0,785^.5²^.0,7 = 13,73 м³/ч.

Определяем количество ярусов

n_ti = 1200/13,73 = 87,4 88 шт.

Задавшись количеством ярусов в гидроциклоне n = 15 шт., определяем количество рабочих аппаратов

N = 88/15 6 шт.

По табл. 4 назначаем основные размеры аппарата.

Пример 9. Требуется запроектировать установку с многоярусными гидроциклонами для очистки сточных вод от вагранок литейного цеха.

Расход сточных вод 680 м³/ч. Расход воды практически постоянен в течение суток. Температура воды в течение года изменяется в пределах 22-60 °С. За расчетную принимаем 30 °С. Концентрация взвесей в исходной воде составляет 800-1200 мг/л. В очищенной воде содержание тяжелых примесей не должно превышать 150 мг/л.

По данным анализа кривых кинетик отстаивания сточных вод при температуре 20°С, в слое h = 200 мм требуемая степень очистки обеспечивается при задержании частиц крупностью 0,2 мм/с.

В качестве очистного сооружения принимаем многоярусный гидроциклон с периферийным отбором очищенной воды (см. рис. 9). Расчет производится в следующем порядке.

Задаемся следующими параметрами гидроциклона: диаметр гидроциклона D_hc = 5 м; диаметр центрального отверстия верхней диафрагмы прямоточного яруса d_d = 1 м; высота ярусов h_ti = 0,12 м.

По формулам (38), (40) СНиП 2.04.03-85 рассчитываем удельную гидравлическую нагрузку, приходящуюся на один ярус гидроциклона, b - ширина периферийной щели для отвода очищенной воды, назначаем b = 0,1 м; K_set - коэффициент использования объема яруса, так как гидравлическая нагрузка на ярус обещает быть небольшой, принимаем K_set = 0,4.

Если температуру оборотной воды принимаем равной 30 °С, тогда гидравлическая крупность по зависимости (31) СНиП 2.04.03-85 при этой температуре составит

= 0,2×1/0,8 = 0,25 мм/с;

Зная диаметр аппарата (D_hc = 5 м), определим расход воды, который может подаваться на один ярус

Определим количество ярусов

п_ti = 680/13,33 = 51 шт.

Задавшись количеством пар ярусов в гидроциклоне n₁ = 15шт., определим количество аппаратов

N = 51/15 = 3,4 4 шт.

По табл. 4 (графа 7) назначаем все остальные размеры многоярусного гидроциклона:

высоту цилиндрической части определяем исходя из количества ярусов Н_ц = 2 h_tin_ti+400 = 4000 мм; количество впусков n_вп = 3; угол конической части, = 60°; угол конуса диафрагм, = 50°; диаметр центрального отверстия, d_d = l м; высоту ярусов принимаем h_ii = 0,12 м; зазор между корпусом и диафрагмой = 0,1 м; скорость потока на входе = 0,3 м/с; размер впускной щели: высота 0,12 м; ширина 13,3^.1000/0,3^.3600 = 12 мм; высота водосливной стенки Н₂ = 0,5м.

Пример 10. Требуется запроектировать очистные сооружения фасонно-формовочного цеха, сточные воды которого в основном представлены пылевидными частицами песка, глины, шлака, формовочной земли и т.д. Расход сточных вод в среднем составляет 120 м³/ч. Концентрация взвешенных веществ изменяется в пределах 1500-3000 мг/л. Кривая кинетики отстаивания приведена на рис. 12. По требованиям производств эту воду необходимо очистить до 10 мг/л, т.е. 99,7 %. Подобные жесткие требования диктуются условиями предохранения плунжерных насосов от образивного износа. Этими насосами очищенная сточная вода будет подаваться в технологический процесс. Температура воды 20 °С; pН = 6-7. Удельный вес механических загрязнений в среднем равен: _г = 2,6 г/см³.

Расход воды следует считать постоянным в течение суток.

Для достижения столь грубой степени очистки принимаем двухступенную схему очистки, по которой на период ступени применены напорные гидроциклоны, в которых обеспечивается удаление основной массы механических загрязнений (Э = 80 %), на второй ступени - отстаивание с применением реагентов. В данном примере рассматривается лишь расчет напорных гидроциклонов.

По кривой кинетики отстаивания (см. рис. 12) по заданному эффекту Э = 80 % определяем охватывающую гидравлическую крупность U₀ = 200/l0,60 = 0,33 мм/с.

Затем из точки на оси ординат, соответствующей заданному эффекту очистки (80 %), проводим касательную к кривой. Из точки касания опускаем перпендикуляр на ось абсцисс и по найденному времени t_гр = 16,5 мин рассчитываем граничную гидравлическую крупность

U_гр = 200/(16,5^.60) = 0,2 мм/с.

Затем по формуле (31) рассчитываем граничный диаметр гр, мкм, задерживаемых частиц

После определения граничной крупности по табл. 6 подбираем гидроциклон, который может выделить частицы этой крупности D_hc = 80 мм и по этой же таблице в соответствии с рекомендуемыми соотношениями СНиП 2.04.03-85 назначаем размеры основных рабочих узлов d_en = 80^.0,25 = 20 мм; d_вх = 20/0,6 = 32 мм; d_шл = 10; Н_ц = 4D_hc = 4^.80 = 320 мм; = 10°;

H_k = D_hc/(2 tg /2) = 457 мм.

Давление питания принимаем P_в_n = 0,3 МПа.

По формуле (32) определяем _гр

Вследствие того, что полученное значение гр = 27 мкм меньше значения гр = 47,5 мкм, которое требуется обеспечить, ожидается, что подобранный гидроциклон обеспечит эффект очистки несколько выше задаваемого.

В случае, если определенная _гр была бы больше заданного, потребовалось бы подбор повторить, задаваясь другими размерами гидроциклона.

Далее по формуле (33) определяем производительность одного аппарата

Q_en = 1,03×0,8^0,053×2^1,28×3,2^0,405×1,6^0,143×3,2^0,015×10^0,025×0,3^0,443 = 3,7 л/с = 13,3 м³/ч.

Исходя из общего количества сточных вод для их очистки потребуется гидроциклонов

N = 120/13,4 = 8,9 9 шт.

В соответствии с п. 6.91 СНиП 2.04.03-85 установка должна включить 9 рабочих аппаратов и 1 (один) резервный. После определения количества гидроциклонов определяем расход воды, удаляемой со шламом, на который нужно рассчитывать уплотнитель осадка

q_шл = 0,07 (13,4^.9) = 8,4 м³/ч.

2.1. В соответствии с СНиП 2.04.03-85 технологические параметры аэротенков определяются расчетом по зависимостям (48)-(67). Hа очистных станциях производительностью более 30000 м³/сут аэротенки, как правило, устраиваются в виде железобетонных резервуаров глубиной 4-5 м, шириной коридоров 6-9 или 12 м. Количество коридоров и их длин зависят от типа аэротенка и компоновки очистных сооружений.

2.2. Сооружения этого типа целесообразно применять для очистки производственных сточных вод при относительно небольших колебаниях их состава и присутствии в воде преимущественно растворенных органических веществ, например на второй ступени биологической очистки сточных вод и системы канализации нефтеперерабатывающих заводов.

Пример. Исходные данные: расчетный расход сточных вод в смеси с городскими 1250 м³/ч; БПК_долн воды (после аэротенков I ступени) и смешения с городскими в соотношении 1:1 (L_en) = 150 мг/л; БПК_долн очищенной воды (L_ex.) = 15 мг/л.

Значения констант принимаются из уравнения (40) СНиП 2.04.03-85: = 59 мг БПК_долн/(г-ч); K_l = 24 мг/л; K₀ = 1,66 мг/л; = 0,158 л/г.

Доза ила и концентрация растворенного кислорода должны определяться по технико-экономическим расчетам. В данном случае практически установлены a_i = 2 г/л; С₀ = 2 мг/л. Величина , рассчитанная по уравнению (49) СНиП 2.04.03-85, составит

мг БПК_полн(г×ч).

Период аэрации определяется по уравнению (48) СНиП 2.04.03-85

;

Объем аэротенков

W_at = q_Wt_atm = 1250^.7,4 = 9250 м³

Степень рециркуляции определяется по формуле (52) СНиП 2.04.03-85. В первом приближении принимать I_i = 100 см³/r, который потом уточняется по табл. 41 СНиП 2.04.03-85, исходя из нагрузки на ил.

2.3. Эти сооружения применяются для очистки производственных сточных вод со значительными колебаниями состава и расхода стоков и присутствии в них эмульгированных и биологически трудноокисляемых компонентов, например, при очистке сточных вод 1 ступени второй системы канализации ППЗ.

Пример расчета.

Исходные данные: расчетный расход (с учетом неравномерности поступления) q_W = 625 м³/ч; L_en = 300 мг/л; L_вх = 100 мг/л.

Значения констант уравнения (49) приведены в табл. 40 СНиП 2.04.03-85: = 59 мг БПК_полн/(г-ч); K_l = 24 мг/л; K₀ = 1,66 мг/л; = 0,158 л/г.

По данным технико-экономического расчета или опыту эксплуатации принимаются величины средней дозы ила a_imix = 3,5 г/л и концентрации растворенного кислорода С_o = 2мг/л.

Для расчета аэротенков, предназначенных для очистки производственных сточных вод, степень регенерации R_r задается по данным исследований или по опыту эксплуатации.

В данном случае степень регенерации принимается R_r = 0,3 (объем, занятый регенератором, составляет 30 %), иловой индекс I_i = 100 см³/г.

По формуле (52) СНиП 2.04.03-85 определяется коэффициент рециркуляции

Средняя скорость окисления в системе аэротенка с регенератором a_imix = 3,5 г/л определяется по формуле (49) СНиП 2.04.03-85, а значения констант по табл. 40 СНиП 2.04.03-85

= 18,3 мг БПК_полн/(г×ч).

Общий период окисления при = 18,3 рассчитываем по формуле (48) СНиП 2.04.03-85

ч.

Общий объем аэротенка и регенератора

W_atm + W_г = q_Wt_atm = 625 4,46 = 2788 м².

Общий объем аэротенка определяется по формуле

W_atm = (W_atm+W_r)/(1+) =

= 1952 м³.

Объем регенератора W_r = 2788-1952 = 836 м³.

С учетом величины периода аэрации следует уточнить нагрузку на ил, а затем значения илового индекса. По формуле (53) СНиП 2.04.03-85 определим значения q_i

q_i = 439 мг/г×сут.

По табл. 41 СНиП 2.04.03-85 при этом значении q_i для сточных вод НПЗ I_i = 74 cм³/г, что отличается от ранее принятого I_i = 100 cм³/г.

С учетом проектирования значения I_i по формуле (52) СНиП 2.04.03-85 уточняется величина коэффициента рециркуляции

R_i = = 0,35.

Для расчета вторичного отстойника уточняется доза ила в аэротенке по следующей формуле:

. (35)

Подставляя численные значения в формулу (35), получим

= = 2,45 г/л.

Гидравлическая нагрузка на вторичный отстойник определяется по формуле (67) СНиП 2.04.03-85 с учетом допустимого выноса ила из отстойника после I ступени биологической очистки = 30 мг/л. Принимается радиальный отстойник с коэффициентом использования объема К_ss = 0,4, для которого при глубине зоны отстаивания 3 м гидравлическая нагрузка будет равна:

2.4. Сооружения этого типа применяются для очистки городских сточных вод и близких к ним по составу промышленных при незначительных колебаниях в составе и расходе.

Пример расчета.

Исходные данные: расчетный часовой расход сточных вод q_W = 4200 м³/ч; величина БПК_полн исходной воды L_en = 250 мг/л; требуемая величина БПК_полн очищенных вод L_вх = 15 мг/л допустимый вынос ила из вторичных отстойников = 10 мг/л

В начале по формуле (52) СНиП 2.04.03-85 определятся степень рециркуляции R_i, причем, в первом приближении принимается величина J_i = 100 см³/г. Доза ила в аэротенке определяется оптимизационным расчетом с учетом работы вторичных отстойников, ориентировочно = 3 мг/л.

R_i = = 0,43.

Величина БПК_полн воды, поступающей в начало аэротенка-вытеснителя L_mix, определяется по формуле (51) СНиП 2.04.03-85 с учетом разбавления циркуляционным илом

мг/л.

Период пребывания сточных вод в аэротенке рассчитывается no формуле

ч.

Доза ила в регенераторе определяется зависимостью (55) СНиП 2.04.03-85. В первом приближении

г/л.

Удельная скорость окисления рассчитывается по формуле (49), где величины констант и коэффициентов следует брать из табл. 40 СНиП 2.04.03-85. Для городских сточных вод = 85 мг БПК_долн/(г×ч); K_i = 33 мг/л; K₀ = 0,626 мг/л; = 0,07 л/г; s = 0,3.

Концентрация кислорода и доза ила определяется оптимизационным расчетом. Для регенератора принимается в данном случае С_o = 2 мг/л, a_r = 6,49 г/л,

= 16,6 мг БПК_полн/(г^.ч).

Продолжительность окисления загрязнений рассчитывается по формуле (54) СНиП 2.04.03-85

ч.

Продолжительность регенерации ила по формуле (57) СНиП 2.04.03-85

t_r = t_o-t_at = 7,29 - 1,55 = 5,74 ч.

Продолжительность пребывания в системе аэротенк-регенератор рассчитывается по формуле

t = (1+R_i)t_ato+R_it_r (36)

Подставив численные значения, получим t = (1+0,43)1,55 + 0,43×5,74 = 4,68 ч.

Объем аэротенка определяется по формуле (58) СНиП 2.04.03-85

W_at = t_ato(1+R_i)q_W = 1,55 (1+0,43) 4200 = 9309 м³

Объем регенератора - по формуле (59) СНиП 2.04.03-85

Wr = t_r R_iq_w = 5,74×0,43^×4200 = 10366 м³.

Для уточнения илового индекса определяется средняя доза ила в системе аэротенк-регенератор по формуле

(37)

Подставив численные значения, получим

a_imix = [(1+0,43) 1,55×3 + 0,43×5,74×6,49]/4,68 = 5,45 г/л.

По формуле (53) СНиП 2.04.03-85 определяется нагрузка на ил q_i, где доза ила принимается равной величине a_imix, а период аэрации равен продолжительности пребывания в системе аэротенк - регенератор t:

мг×БПК_полн/(г×сут).

По табл. 41 СНиП 2.04.03-85 для ила городских сточных вод при q_i = 355 мг /(г×сут), J_i = 76 см³/г. Эта величина отличается от принятой ранее J_i- = 100 cм³/г.

По формуле (52) СНиП 2.04.03-85 с учетом скорректированной величины J_i = 76 см³/г уточняется степень рециркуляции

R_i = 3/ = 0,29.

Принимается R_i = 0,3. Эта величина существенно отличается от рассчитанной в первом приближении, поэтому нуждается в уточнении величины L_mix и t_ai. По формуле (51) СНиП 2.04.03-85

L_mix = мг/л.

По формуле (56) СНиП 2.04.03-85

ч.

По формуле (55) СНиП 2.04.03-85

г/л.

По формуле (49) СНиП 2.04.03-85

= 15,47 мг×БПК_полн/(г×ч).

По формуле (54) СНиП 2.04.03-85

t_o = 9,04 ч.

По формуле (57) СНиП 2.04.03-85

t_r = 9,04- 1,6 = 7,44 ч.

Продолжительность пребывания в системе аэротенк-регенератор по формуле (36)

t = (1 + 0,3) 1,6 + 0,3×7,44 = 4,31 ч.

Объем аэротенка по формуле (58) СНиП 2.04.03-85

W_at = 1,6(1+0,3)4200 = 8790 м².

Объем регенератора по формуле (57) СНиП 2.04.03-85

W_r = 7,44×0,3×4200 = 9374 м³.

Далее необходима проверка величины a_imix по формуле (37)

a_imix = [(1+0,3)1,6×3 + 7,44×0,3×8]/4,31 = 4,79 г/л,

с учетом которой нагрузка на ил будет равна:

q_i = 390 мг/г×сут;

величина J_i по табл. 41 СНиП 2.04.03-85 равна 79 cм³/г, что не существенно отличается от ранее определенного значения этой величины, и дальнейшей корректировки расчетов не требуется.

Вторичные отстойники для аэротенков-вытеснителей с регенераторами рассчитываются по формуле (67) СНиП 2.04.03-85, в котором значения а_i и а_t соответствуют первоначально заданным величинам, значение J_i принимается на основе последних корректировок, в данном случае для радиальных отстойников при K_ss = 0,4 и H_set = 3 м

q_ssa = 1,43 м³/м^2.ч.

2.5. Сооружения этого типа рекомендуется применять для очистки городских и близких к ним по составу производственных сточных вод с БПК_полн не более 150 мг/л, либо на второй ступени биологической очистки.

Пример расчета.

Исходные данные: расчетный расход сточных вод q_W = 4200 м³/ч, для городских сточных вод БПК_полн исходной воды L_en = 150 мг/л; БПК_полн очищенных вод L_ех = 15 мг/л; вынос ила из вторичных отстойников = 15 мг/л.

В начале определяется степень рециркуляции R_i, в которой величина илового индекса в первом приближении принимается J_i = 100 см³/г доза ила в аэротенке - устанавливается в результате технико-экономических расчетов. Ориентировочно = 3 мг/л. По формуле (52) СНиП 2.04.03-85

R_i = 0,25.

Для обеспечения нормального удаления ила из вторичных отстойников с илососами следует принимать R_i = 0,3.

БПК_полн воды, поступающей в начало аэротенка-вытеснителя L_mix с учетом разбавления циркуляционным илом рассчитывается по формуле (51) СНиП 2.04.03-85

L_mix = 119 мг/л.

Период аэрации определяется по уравнению (50) СНиП 2.04.03-85, в котором значения констант и коэффициентов для рассматриваемого примера по табл. 40 СНиП 2.04.03-85 имеют следующие значения: = 85 мг/(г×ч), K_i = 33 мг/л; K_O = 0,626 мг/л; = 0,07л/г; s = 0,3. При L_e_х = 15 мг/л коэффициент K_p = 1,5. Концентрация кислорода определяется технико-экономическими расчетами с учетом типа аэраторов. Приближенно С_о = 2 мг/л.

Объем аэротенка и вытеснителя с учетом рециркуляционного расхода определяется по зависимости (58) СНиП 2.04.03-85.

W_at = t_atv(1+R_i)q_W = 2,96(1+0,3)4200 = 16162 м³.

Для расчета вторичного отстойника следует уточнить величину илового индекса по нагрузке на ил, которая рассчитывается по формуле (53) СНиП 2.04.03-85, где для аэротенка-вытеснителя без регенерации исходная величина БПК равна L_mix:

q_i = 421 мг /(г^.сут).

По табл. 41 СНиП 2.04.03-85 при q_i = 421 мг /(г^.сут) J_i = 83 см³/г.

При новом значении илового индекса степень рециркуляции уточняется по формуле (52) СНиП 2.04.03-85

R_i = 2/ = 0,199.

но для обеспечения нормального удаления ила следует принять R_i = 0,3, и, следовательно, дальнейший расчет в корректировке не нуждается.

Гидравлическая нагрузка q_ssa на вторичный отстойник определяется no формуле (67) СНиП 2.04.03-85, в котором величина илового индекса принимается после последней корректировки J_i = 83 см³/г. Для радиальных отстойников с K_ss = 0,4; H_set = 3 м;

q_ssa = 1,45 м³/(м^2.ч).

2.6. Аэраторы должны обеспечивать заданный кислородный режим и необходимую интенсивность перемешивания в аэротенках.

2.7. Пневматические аэраторы рассчитываются по зависимостям, приведенным в п. 6.157 СНиП 2.04.03-85. В конструкции мелкопузырчатых аэраторов могут применяться фильтросные пластины и трубы, синтетические ткани, пористые пластины и т.п.

При использовании пористых материалов удельный расход воздуха на единицу рабочей поверхности аэраторов J_a_,_d зависит от индивидуальных свойств этих материалов и назначается в пределах J_a_,_d = 30-100 м³/(м^2.ч); для фильтросных пластин - J_a_,_d = 60-80 м³/(м^2.ч), для фильтросных труб J_a_,_d = 70 - 100 м³/(м^2.ч), считая на площадь горизонтальной проекции трубы, для синтетических тканей (арт. 56007, арт. 56026) J_a_,_d = 50 - 80 м³/(м^2.ч). Потери напора в фильтросных материалах и тканях следует принимать 0,7-1 м. Скорость выхода воздуха из отверстий дырчатых труб - 50 м/с.

При использовании аэраторов из синтетических тканей или пористых пластмасс целесообразны конструкции в виде решеток шириной до 2 м, что позволяет увеличить площадь полосы аэрации (отношение f_az/f_at = 0,2-0,3), повысить эффективность использования и снизить удельный расход воздуха.

2.8. В аэротенках-смесителях пневматические аэраторы располагаются вдоль одной стены коридора равномерно по всей их длине. Количество фильтросных пластин или труб определяется с учетом необходимости интенсивности аэрации и рекомендуемых значений J_a_,_d. В регенераторах аэраторы размещаются неравномерно по длине: в первой половине в 2 раза больше, чем во второй.

2.9. В аэротенках-вытеснителях аэраторы располагаются неравномерно в соответствии со снижением концентрации загрязнений и скоростей биохимического окисления.

Пример расчета.

Исходные данные: вид сточных вод (например, городские); расход сточных вод q_W = 4200 м³/ч; солесодержание воды С_s = 3 г/л; БПК_полн исходной и очищенной воды L_en и L_вх - 150 в 15 мг/л, расчетная температура воды Т_W – 20 °С.

Удельный расход воздуха q_а_ir, осуществляется по формуле (61) СНиП 2.04.03-85 для условий полной биологической очистки. В рассматриваемом примере удельный расход кислорода q₀ = 1,1 и средняя концентрация кислорода в аэротенке С₀ = 2 мг/л.

По данным расчета объем аэротенка W_atv = 16162 м³. Приняв по конструктивным соображениям длину коридора l = 60 м и рабочую глубину H_at = 4 м, общая ширина аэротенка будет равна:

Приняв ширину одного коридора b = 6 м, число коридоров будет равно:

n_k = B_at/b = = 11,17.

Следует принять n_k = 12 и соответственно изменить и длину коридора l

B_at = n_k b = 12^.6 = 72 м; l = W_atv/H_at B_at = =56 м.

В зависимости от температуры воды, ее солесодержания и глубины погружения аэратора растворимость кислорода определяется зависимостью

, (38)

где h_a = h_ai- h_ay; при h_aу = 0,3 м; h_а = 4-0,3 = 3,7 м; T_W = 20 °С; C_s = 3 г/л;

= 8,72 мг/л.

Приняв в первом приближении f_az/f_at = 0,1; по табл. 42 СНиП 2.04.03-85 К₁ = 1,47 для аэратора из фильтросных труб при h_a = 4 м, по табл. 43 СНиП 2.04.03-85 К₂ = 2,52. При 20 °С коэффициент К_T = 1.

Для городских сточных вод коэффициент K₃ = 0,85. Приведем значения коэффициентов K₃для некоторых видов производственных сточных вод

Источники сточных вод	K₃
Целлюлозно-бумажные комбинаты …………	0,7-0,8
Молочные заводы …………………………….	0,8
Производства крафт-бумаги ………………….	0,7
Деревообрабатывающие
производства ………………………………….	0,68
Бумажные фабрики ……………………………	0,85
Картонажные фабрики ………………………..	0,53-0,64
Фармацевтические заводы ……………………	0,8-1,6
Заводы синтетического волокна …………….	1-1,8

Для определения интенсивности аэрации по длине аэротенка-вытеснителя строится график изменения БПК_полн во времени (рис. 13). Периоды аэрации для заданных промежуточных значений L_e_x определяются расчетом по формуле (50) СНиП 2.04.03-85. Данные расчетов для условий рассматриваемого примера приведены в табл. 8.

Рис. 13. Зависимость L_e_x от продолжительности пребывания в аэротенках-вытеснителях

Таблица 8

L_mixмг/л	119	119	119	119	119
L_ex, мг/л	100	75	50	25	15
t_aiv. ч	0,44	1,06	1,73	2,53	2,96

На графике (см. рис. 13) интервал времени, соответствующий продолжительности аэрации, при которой достигается L_e_x = 15 мг/л, делится на равные части (по принятому числу ячеек аэротенка-вытеснителя), например на 6 частей. Для периодов аэрации в каждой ячейке с помощью полученной кривой (см. рис. 13) определяются значения БПК_полн на входе и выходе из ячеек. Эти данные приведены в табл. 9.

Таблица 9

Показатель	Номер ячейки						Примечания
Показатель	I	II	III	IV	V	VI	Примечания
L_е_n, мг/л	119	95	75	56	40	25	По рис. 13
L_e_x, мг/л	95	75и	56	40	25	14	то же
q_о, мг/мг L_е_n- L_е_x	0,9	0,9	0,9	0,9	1,0	1,1	-
q_air, ì³/м³	1,02	0,85	0,81	0,68	0,71	0,47	-
J_a,м³/(м²ч)	6,38	5,32	5,06	4,25	4,43	2,95	-
Q¢_air, ì³/ч	4284	3570	3402	2856	2982	1974	-
n_d, ед.	1,82/2	1,52/2	1,44/2	1,21/1	1,27/1	0,84/1	-

Примечание. Под чертой указано принятое число рядов фильтросных труб.

На основе данных табл. 9 по формуле (39) определяется интенсивность аэрации в каждой ячейке

, (39)

где q¢_air - удельный расход воздуха для каждой ячейки определяется по формуле (61) СНиП 2.04.03-85.

Для рассматриваемого примера количество ячеек принято n_ja = 6, общая продолжительность аэрации в сооружении по табл. 8 t_aiv = 2,96 ч.

Количество рядов пневматических аэраторов (например, фильтросных труб) определяется по формуле

(40)

В рассматриваемом примере ширина коридора аэротенки принята b = 6 м, удельный расход воздуха на аэратор для фильтросных труб J_ad = 70 м³/(м²ч), площадь одного ряда аэратора на 1 м фильтросных труб d_y, = 300 мм; f¢_d = 0,3 м²/м. Расход воздуха Q¢_air, м³/ч, в каждой ячейке определяется по формуле

. (41)

Общий расход воздуха на аэротенк Q_air, равен сумме всех Q¢_air_.

Для более точного регулирования подачи воздуха на воздуховодах каждой ячейки следует установить расходомеры с задвижками или вентилями.

2.10. В аэротенках-вытеснителях с регенераторами удельный расход воздуха определяется по формуле (61) СНиП 2.04.03-85. Количество аэраторов на первой половине длины аэротенков и регенераторов принимается вдвое больше, чем на остальной длине коридора.

Для условий рассмотренного примера в п. 2.9 удельный расход воздуха, рассчитанный по формуле (61) СНиП 2.04.03-85, составил

q_air = 12,22 м³/м³.

Общий расход воздуха Q_air = 12,22^.4200 = 51309 м³/ч.

Средняя интенсивность аэрации

J_a= (12,22^.4)/3,75 = 13,03 м³/(м²ч).

Интенсивность аэрации на первой половине аэротенка и регенератора J_a₁ = 1,33J_a, на второй - J_a₂ = 1,33J_a/2 = 0,67J_a.

При ширине коридора аэротенка b = 6 м, удельном расходе воздуха на аэратор в виде фильтросных труб J_ab = 90 м³/(м²ч) и площади одного ряда фильтросных труб d_y = 300 mm; f¢_d = 0,3 м²/м.

Количество рядов фильтросных труб в первой половине аэротенки вытеснителя составило

;

во второй половине: = 3,92/2 = 1,96.

В данном случае следует принять на первой половине аэротенка и регенератора число рядов фильтросных труб - 4, на второй половине - 2, соответственно распределив расходы воздуха.

2.11. С целью сокращения длины воздуховодов количество стояков для подвода воздуха к аэраторам следует ограничить минимально возможным числом, которое определяется из заданной неравномерности распределения воздуха вдоль коридора аэротенка.

Таблица 10

Геометрические размеры, мм		Допустимая неравномерность подачи воздуха, %			Максимальная удельная производительность, м³/(м×ч)	Перепад давления, кПа
наружный диаметр	толщина стенки	5	10	15
наружный диаметр	толщина стенки	длина трубы на 1 стояк, м
242	29	25	43	53	112	3-10
260	30	29	51	60	115	3-10
288	30	33	56	72	126	3-10

Число стояков зависит от длины обслуживаемого ими участка фильтросного канала, фильтросной или дырчатой трубы.

Параметры аэраторов из фильтросных труб приведены в табл. 10, из фильтросных пластин - в табл. 11, из дырчатых труб в табл. 12.

Таблица 11

Геометрические размеры, мм		Допустимая неравномерность подачи воздуха, %			Максимальная удельная производительность, м³/(м^.ч)	Перепад давления, кПа
ширина	глубина	5	10	15
ширина	глубина	длина канала на 1 стояк, м
250	100	64	78	88	30	2-10
250	200	120	146	150	30	2-10

Таблица 12

Геометрические размеры, мм				Допустимая неравномерность подачи воздуха, %			Максимальная удельная производительность м³/(м²×ч)	Перепад давления, кПа
условный проход	наружный диаметр	диаметр отверстий	число отверстий на 1 трубы	5	10	15
условный проход	наружный диаметр	диаметр отверстий	число отверстий на 1 трубы	длина трубы на стояк, м
50	60	3	20	13	15,5	17,2	18	1,5
50	60	3	40	5,7	9,6	13,6	36,5	1,5
50	60	3	80	2,6	4,0	5,0	73	1,5
80	88,5	3	40	20	24,0	26,4	36,5	1,5
80	88,5	3	80	7	10,7	14,0	73,0	1,5
80	88,5	3	120	4,5	6,7	8,5	110,0	1,5
100	114	3	40	27,3	34,2	37,9	36,5	1,5
100	114	3	80	11,3	17,4	23,4	73	1,5
100	114	3	120	7,1	10,7	13,6	110	1,5

Пример. Определить основные параметры аэратора (фильтросный канал) для обеспечения аэрации коридора аэротенка - смесителя длиной 100 м, шириной 9 м с интенсивностью аэрации 10 м³/(м²ч) при допускаемой неравномерности подачи воздуха 15 %.

Интенсивность подачи воздуха на 1 м длины коридора

J¢¢_a = J¢_db = 10^.9 = 90 м³/(м²×ч).

Указанная интенсивность при перепаде 1,5 кПа (новые пластины) может быть обеспечена установкой трех параллельных рядов фильтросных каналов. Для допустимой неравномерности 15 % при глубине канала 100 мм находим из табл. 11 максимальную длину аэратора на 1 стояк - 88 м. Стояк присоединен к середине обслуживаемого им участка. Для коридора длиной 100 м потребуется таким образом 2 стояка. Полученное данным методом число стояков является минимально допустимым и может быть увеличено из конструктивных соображений.

Следует обратить внимание, что при этом должны быть предусмотрены упругие вставки на температурных швах резервуара аэротенка.

2.12. Эрлифтные аэраторы. При наличии и сточных водах значительных количеств карбонатных солей, смол, жиров, вязких нефтепродуктов и волокнистых веществ, способных вызвать быструю кольматацию пор в мелкопузырчатых пневматических аэраторах, целесообразно применение эрлифтных аэраторов. По эффективности они приближаются к механическим, но не имеют сложного привода и не подвержены засорениям.

Принцип действия эрлифтных аэраторов совмещают в себе среднепузырчатую аэрацию с помощью сжатого воздуха в эрлифте и дополнительную аэрацию при изливе струи через кромку водослива (рис. 14). Конструкция этих аэраторов разработана ВНИИ ВОДГЕО.

Рис. 14. Схема эрлифтного аэратора

1 - аэрационная решетка; 2 - нижний конус диффузора; 3 - труба диффузора: 4 - верхний конус диффузора с гребенчатым водосливом; 5 - лопатки; 6 - воздухопровод; 7 - опорные стойки

Ориентировочно производительность эрлифтного аэратора Q_m, кг/ч по кислороду определяется по уравнению

, (42)

где h_b - высота кромки водослива, рекомендуется принимать h_b = 0,45 - 0,5 м; d_э_p - диаметр трубы аэратора d_э_p = (0,6-1) В_а; Н_э_p - глубина погружения аэратора Н_э_p = 3,5 - 4 м.

Растворимость кислорода С_а определяется по формуле (38).

Пример расчета. Для подбора эрлифтных аэраторов приведен график (рис. 15). Оптимальный режим работы эрлифтных аэраторов наблюдается при J_a₁ = 10-15 м³/(м²×ч) и d_э_p = 0,3 - 1,2 м.

Рис. 15. Зависимость удельных энергозатрат и производительности по кислороду от диаметра эрлифтных аэраторов при различных значениях интенсивности аэрации

1 - J_a = 5; 2 - J_a = 10; 3 - J_a = 15 м³/(м²×ч)

Исходные данные: тип сооружения - аэротенк-смеситель первой ступени. БПК сточных вод L_en = 550 мг/л; L_ех = 137 мг/л; расчетный расход q_W = 40000 м^з/cyт = 1667 м³/ч; период аэрации t_aim = 3 ч; растворимость кислорода С_а = 9 мг/л; концентрация растворенного кислорода в аэротенке С_о = 2 мг/л; ширина коридора аэротенка b = 9 м.

В данном случае принят d_э_p = 0,1b, т.е. d_э_p = 0,19 = 0,9 м, J_a₁ = 15 м³/(м²×ч).

Объем аэротенка W_aim = q_Wt_aim = 1667^.3 = 4999 м³.

По рис. 15 при J_a₁ = 15 м³/(м²×ч) производительность по кислороду этого типоразмера аэратора приближенно составит 65 кг/ч.

Для определения необходимого числа эрлифтных аэраторов может быть использована формула (65) СНиП 2.04.03-85

Следует принять N_ma = 18 ед. При общей длине коридоров аэротенка L_a = W_aim/H_atb = 4999/(4,5×9) = 123 м.

Расстояние между аэраторами l₁ = 123/18 = 6,86 м. Расход воздуха Q_B₁ на один аэратор при J_a₁ = 15 м³/(м²×ч).

Q_B₁. = J_a₁ bl₁ = 15×9×6,86 = 926 м³/ч = 257 л/с.

2.13. Окситенки представляют собой комбинированные сооружения, в конструкции которых предусмотрены зоны окисления и илоотделения, сообщающиеся между собой с помощью циркуляционных окон и щелей. Зона окисления оборудуется механическим аэратором, системой автоматической подпитки кислорода и стабилизации кислородного режима (рис. 16). Окситенки работают в режиме реактора-смесителя. Они могут применяться для полной и неполной очистки городских и производственных сточных вод.

Рис. 16. Схема окситенка

1 - резервуар; 2 - полупогружная перегородка; 3 - корпус зоны реакции, 4 - кислородопровод. 5 - механический аэратор; 6 - стояк сброса газа; 7 - привод илоскреба, 8 - кислородный датчик; 9 - зона илоотделения; 10 - решетка илоскреба; 11 - водослив водосборного лотка; 12 - донная циркуляционная щель; 13 - подводящий дюкер; 14 - циркуляционные окна

Институт Союзводоканалпроект разработал проекты окситенков диаметром 10, 22 и 30 м, в которых зоны окисления и илоотделения равны между собой по объему.

2.14. При расчете окситенков определяются необходимые объемы зоны окисления и илоотделения, размеры турбины аэратора частота ее вращения и мощность привода при заданной эффективности использования кислорода.

2.15. Исходные данные для расчета окситенков аналогичны тем, которые необходимы при применении аэротенков. Для примера рассмотрим случай, при котором расход сточных вод q_W = 1667 м³/ч; БПК_полн исходной воды L_en = 400 мг/л: БПК_полн очищенной воды L_ех = 15 мг/л.

Сточная вода представляет собой смесь промышленной и бытовой и по составу близка к городской, поэтому кинетические константы могут быть взяты из табл. 40 СНиП 2.04.03-85 = 85 мг БПК_долн/(г×ч); K_l = 33 мг/л; K₀ = 0,625 мг/л; = 0,07 л/г.

Доза ила и концентрация кислорода определяются в результате технико-экономических расчетов. Для окситенков эти параметры находятся в следующих пределах: a_i = 5 - 12 г/л, С_o = 6 - 12 мг/л.

В данном случае в первом приближении принято a_i = 6 г/л, С_o = 8 мг/л.

В начале определяется удельная скорость окисления по формуле (49) СНиП 2.04.03-85

= =18,25 мг^.БПК_полн/(г×ч).

Период пребывания в зоне реакции определяется по формуле (48) СНиП 2.04.03-85

t_aim == 5,02 ч.

Суммарный объем зон реакции окситенков, м³.

W_O = q_wt_aim = 1667^.5,02 = 8368 м³.

Приняв окситенки D_О = 22 м, глубиной Н_О = 4,5 м, с общим объемом, равным:

W_O₁ = 0,785 Н_О^.= 0,785×22²×4,5 = 1708 м³

получим объем зоны реакции

W_a1 = W_O1/2 = =854 м³

Далее рассчитаем диаметр зоны реакции по формуле, м:

. (43)

Затем количество окситенков

n_O = W_O/ W_a₁ = 8368/854 = 9,718 ед.

Согласно расчетам принимаем n_O = 10 ед.

2.16. Для определения седиментационой характеристики ила по формуле (53) СНиП 2.04.03-85 рассчитываем нагрузку на ил

q_i = (400 - 15) 24/6×5,02(1 - 0,3) = 438 мг^.БПК_полн/(г×сут).

По табл. 41 СНиП 2.04.03-85 при q_i = 438 величина илового индекса J_i = 85 см³/г. С учетом снижения его за счет кислорода J_i = 85/1,4 = 60,7 см³/г.

По табл. 45 СНиП 2.04.03-85 в зависимости от величины параметра (a_iJ_i) определяем допустимую гидравлическую нагрузку на илоотделитель; для a_iJ_i = 6^.60,7 = 364, при котором q_ms = 1,4 м³/(м²×ч).

Необходимая площадь илоотделителей окситенков

F_тs = q_w/ q_ms = = 1140 м².

Фактическая площадь илоотделителей

F_Oi= W_O₁/2H_O = 1708/(2^.4,5) = 1900 м²

что значительно превышает необходимую величину, поэтому дозу ила можно несколько увеличить.

2.17. Во втором приближении принимается доза ила a_i = 8 г/л, остальные параметры остаются неизменными и расчет повторяется в прежней последовательности. По формуле (49) СНиП 2.04.03-85

= 16,62 мг /(г×ч).

По формуле. (48) СНиП 2.04.03-85

t_aim = (400-15)/[8(1-0,3)16,62] = 4,13 ч.

Объем зон реакции окситенков W_a = 1667×4,13 = 6895 м³. Количество окситенков n_O = 6895/854 = 8,07 ед. Можно принять n_O = 8 ед. По формуле (53) СНиП 2.04.03-85

q_i = (400-15)^.24/[8^.4,13 (1-0,3)] = 399,5 мг/(г×сут)/

По табл. 41 СНиП 2.04.03-85 при q_i = 399,5 мг/(г×сут), J_i = 80 см³/г, с учетом влияния кислорода J_i = 80/1,4 = 57 см³/г, величина a_iJ_i = 8^.57 = 456, при котором по табл.45 СНиП 2.04.03-85 q_ms = 1 м³/(м²×ч)

Необходимая площадь илоотделителей окситенков F_тs = 1667/1 = 1667 м²

Фактическая площадь илоотделителей F¢_тs = 6895/4,5 = 1532 м², что соответствует необходимой величине.

2.18. Производительность аэратора по кислороду Q_ma, кг/ч, при использовании технологического 95 %-ного кислорода определяется по формуле

, (44)

где С_а - концентрация насыщения воды кислородом, мг/л, в стандартных условиях по формуле (38) (в данном случае С_a = 10 мг/л); К_т и K₃ - коэффициенты, учитывающие температуру и состав сточных вод, определяются по п. 6.157 СНиП 2.04.03-85.

Например, при температуре воды 12 °С К_т = 1+0,02(12 - 20) = 0,84. Для смеси промышленных и городских вод K₃ = 0,7. Коэффициент использования кислорода в окситенке принимается в пределах = 0,85-0,95.

Концентрация растворенного кислорода в зоне реакции определяется технико-экономическим расчетом. Для окситенков оптимальные значения С_о = 6-12 мг/л. В данном случае С_о = 8 мг/л.

Скорость потребления кислорода рассчитывается с учетом БПК исходной и очищенной воды и производительность одного окситенка по формуле, кг/ч:

. (45)

Для данного случая

= (400 - 15) 1667/1000×8 = 80 кг/ч.

Приняв = 0,9; C_o = 8 мг/л,

Q_ma = 10×80/1000×0,84×0,7[0,174(1-0,9)/0,9-8/1000] = 119 кг/ч.

Исходя из конструктивных соображений, принимается диаметр турбины механического аэратора d_а = 2 м. Параметры механических аэраторов приведены в табл. 13.

Таблица 13

Диаметр турбин аэратора, м	Количество лопаток, шт.	Длина лопатки, мм	Высота лопатки, мм	Частота вращения, мин^-1	Производительность по кислороду, кг/ч	Мощность (нетто), кВт
0,5	6	17	14	133	3,33	1,2
0,7	8	20	14	95	7,08	2,4
1,0	12	21	13	67	9,58	3,4
1,5	16	25	14	48	22,91	7,5
2	18	30	15	38	33,33	11,8
2,5	18	37	18	32	52,08	18,1
3	24	35	17	27	77,5	26,5
3,5	24	40	18	24	108,33	38,5
4	24	47	20	22	145,83	52,5
4,5	24	52	22	21	204,16	75

Для аэратора с d_a = 2 м, работающего на воздухе, производительность по кислороду составляет Q_m = 33,5 кг/ч, мощность (нетто) N_m = 11,8 кВт, частота вращения n_m = 38 мин^-1.

Поскольку Q_m аэратора недостаточна, следует повысить скорость его вращения и соответственно увеличить мощность привода.

Необходимая частота вращения n_O, мин^-1, определяется по формуле

n_O = n_m_,(46)

т.е.

n_O = = 72 мин^-1.

Мощность (нетто) на валу N_O, кВт, рассчитывается по формуле

N_O = , (47)

для рассматриваемого примера

N_O = 11,8^.72²/38² = 42,3.

Мощность привода аэратора (брутто) при его КПД = 0,7

N_Ob = No/ = 42,3/0,7 = 60,5 кВт.

Интенсивность перемешивания механического аэратора оценивается по величине донной скорости Jо, м/с, в наиболее удаленной точке зоны его действия, величина которой должна быть не менее 0,2 м/с и рассчитывается по формуле

где H_a и В_a - глубина и ширина зоны реактора.

Для рассматриваемого примера при В_a = D_r = 15,5 м; Н_а = 4,5 м, донная скорость будет равна:

J_о = = 0,7 м/с,

что значительно выше требуемой величины, и, следовательно, перемешивание будет обеспечено.

2.19. Расход кислорода определяется с учетом расхода сточных вод, БПК_полн исходной и очищенной воды и эффективности использования кислорода. Весовой расход кислорода рассчитывается по формуле

Для рассматриваемого примера

= 713 кг/ч.

Объемный расход

Q¢_o = Q_o /,

где плотность 1 м³ кислорода при нормальном давлении = 1,43 кг/м³. Для условий примера Q¢_o = 713/1,43 = 498,7 м³/ч.

2.20. При подборе оборудования можно использовать технико-экономические показатели установок разделения воздуха (по данным Гипрокислорода) которые приведены в табл. 14.

2.21. Применение окситенков экономически целесообразно при получении кислорода по себестоимости от действующих кислородных цехов предприятий азотной, нефтехимической, коксохимической и других отраслей промышленности, а также при строительстве собственных кислородных установок в составе очистных сооружений.

Экономический эффект от применения окситенков с собственными кислородными установками по сравнению с аэротенками при очистке городских сточных вод возрастает с повышением производительности очистных сооружений.

Таблица 14

Марка установки	Количество блоков в установке, шт.	Производительность по кислороду, м³/ч	Стоимость цеха в тыс. руб.	Расход электроэнергии тыс. кВт^.ч	Годовые эксплуатационные затраты, тыс. руб.	Себестоимость 1 м³ кислорода, коп.
К-0,15	1	165	134,2	1918	73,38	5,5
К-0,4	1	420	275	4631	162,23	4,79
К-0,4	1	840	505,2	926,2	308,26	4,5
К-1,4	1	1400	632,15	7268	306,33	2,85
К-1,4	2	2800	1164,45	14535,4	554	2,53
К-5	1	4850	1604,2	24823,5	848,18	2

Примечание. Производительность и себестоимость даны при нормальном давлении кислорода при температуре 20 °С. Содержание кислорода не ниже 99,5 %.

Ориентировочные величины экономического эффекта для этих условий приведены в табл. 15.

Таблица 15

Производительность, сооружения, тыс. м³/сут	20	55	110	180	360	620
Экономический эффект, тыс. руб.	55	126,7	208,5	381,2	645	970,1

2.22. Технологическая схема очистки производственных сточных вод с флотационным разделением иловой смеси предназначается для полной, и глубокой биологической очистки производственных сточных вод.

Рекомендуется двухстепенная очистка, в которой на первой ступени используются аэротенки-смесители, работающие с высокой дозой ила, и разделение иловой смеси в напорных флотаторах на второй ступени - секционированные аэротенки-вытеснители и вторичные отстойники.

Схемы с флотационным разделением иловой смеси могут быть применены при строительстве новых и при реконструкции существующих очистных сооружений.

При проектировании целесообразно использовать комбинированные сооружения аэротенков I и II ступени, между которыми располагается флотационный илоотделитель (рис. 17).

Рис. 17. Схема аэротенка с флотационным илоотделителем для очистки производственных сточных вод

1 - резервуар аэротенка; 2 - центробежной насос; 3 - сатуратор; 4 - дросселирующая арматура; 5 - флотационный илоотделитель; 6 - трубопровод подачи воды на II ступень; 7 - вторичный отстойник; 8 - сброс очищенной воды; 9 - аэротснк II ступени; 10 - ячейки аэротенка II ступени; 11 - аэротенк I ступени; 12 - подача исходной воды; 13 - регенератор; 14 - подача возвратного ила; 15 - опорожнение флотатора.

Применение аэротенков с флотационным илоотделением, экономически целесообразно для очистки производственных сточных вод с БПК_полн более 400 мг/л биологически трудноокисляемых загрязнений сточных вод, для которых необходимый период аэрации превышает 16 ч. При преимущественном развитии в аэротенках, так называемых «вспухающих» активных илов с иловым индексом более 200 см³/г, применение напорной флотации имеет преимущества перед отстаиванием.

Применение двухступенчатых аэротенков с флотационным разделением иловой смеси целесообразно для сточных вод химической, нефтехимической, микробиологической, гидролизной, дрожжевой, медицинской, пищевой и других отраслей промышленности на станциях любой производительности. Причем экономическая эффективность этих схем повышается при увеличении производительности станции.

Принцип действия и схемы аэротенков с флотационным илоотделением

2.23. Разделение напорной флотацией основано на всплывании частиц активного ила вместе с мельчайшими пузырьками воздуха, которые выделяются из иловой смеси после насыщения ее воздухом под давлением.

Преимущества напорной флотации для разделения иловой смеси по сравнению с общепринятым в настоящее время вторичным отстаиванием заключается в том, что процесс биологической очистки интенсифицируется в результате увеличения окислительной мощности аэротенка первой ступени как за счет увеличения рабочей дозы ила, так и при увеличении нагрузки на ил в результате сокращения времени пребывания во флотаторе. При этом уменьшается объем сооружений для разделения иловой смеси и в них создаются аэробные условия, что позволяет получить более глубокую очистку сточных вод.

За счет уменьшения площади аэротенков первой ступени и увеличения их окислительной мощности значительно улучшаются условия аэрации и снижается удельный расход воздуха; увеличивается активность микроорганизмов ила первой ступени в результате дробления его в дросселирующей аппаратуре.

Для достижения максимальной эффективности процесса первая ступень аэротенка оборудуется регенератором активного ила, вторая выполняется в виде ячеистого реактора-вытеснителя с 4-6 секциями. Первая ступень работает с высокими дозами ила (или большой нагрузкой на ил), вторая - предназначена для доочистки воды и улучшения седиментационных свойств активного ила.

После второй ступени иловая смесь разделяется в обычном отстойнике. Аэротенк с флотационным разделением ила состоит (см. рис. 17) из аэрационного резервуара, разделенного флотационным илоотделителем на две ступени, первая ступень оборудована регенератором активного ила, вторая - разделена на ячейки. Флотационный илоотделитель оборудован центробежным насосом и эжектором для подсоса воздуха, сатуратором для растворения воздуха и дросселирующей арматурой.

Сооружение работает следующим образом: неочищенная сточная жидкость поступает в первую ступень, смешивается с регенерированным активным илом, выходящим из ячейки и освобождается от основной массы загрязнений в результате происходящих в первой ступени процессов сорбции и окисления. Затем иловая смесь забирается высоконапорным насосом из конца первой ступени, насыщается воздухом в сатураторе и выпускается через дросселирующее устройство во флотационный илоотделитель в котором при снижении давления с 0,3-0,6 МПа до атмосферного происходит интенсивное всплывание воздушных пузырьков вместе с частицами активного ила. Выделенный в виде пены активный ил направляется в регенератор, где сорбированные загрязнения окисляются при высокой концентрации активного ила 25-30 г/л. Регенерированный ил смешивается затем с поступающей сточной жидкостью. Цикл повторяется. При работе первой ступени без регенератора предусмотрена возможность подачи части сточных вод в ячейку.

Осветленная во фотационном илоотделителе иловая смесь с содержанием взвеси 100-300 мг/л по трубопроводу выпускается во вторую ступень аэротенка, где происходит процесс доочистки сточных вод при нормальной нагрузке на ил. Аэротенк второй ступени разделен перегородками с отверстиями на 4-6 ячеек. На последней ячейки иловая смесь поступает в отстойник. Очищенная вода сбрасывается с установки, циркуляционный ил возвращается в первую ячейку второй ступени.

Избыточный ил из отстойника второй ступени направляется на первую ступень, проходит флотационный илоотделитеаль и вместе с избыточным илом первой ступени направляется в уплотнитель, в котором происходит дальнейшее снижение влажности пены до 92-94 %.

Осветленная надиловая вода из уплотнителя направляется по возможности самотеком во вторую ступень аэротенка или (как вариант) сбрасывается в поток осветленной воды, выходящей из отстойника второй ступени. Следует предусмотреть подачу части неочищенной сточной жидкости (10 % общего расхода) в первые две ячейки второй ступени.

Для первой ступени рекомендуется применять флотационный илоотделитель с цилиндрическими насадками и вращающимся водораспределителем (см. разд. 4).

2.24. Для расчета аэротенков с флотационным илоотделением необходимы следующие исходные данные: расход сточных вод, начальная и конечная БПК_полнсточных вод, значения констант в формуле (42) СНиП 2.04.03-85 ; K_i; К_о; .

Доза ила в аэротенке первой ступени и концентрация растворенного кислорода должны определяться на основании технико-экономических расчетов. Ориентировочно она может быть определена по формуле (48) в зависимости от величины илового индекса, г/л,

a_i, = 1,3/(0,05+0,00152J_i). (48)

Величину БПК_полн в воде после аэротенка первой ступени L¢_ex следует принимать 80-130 мг/л. Продолжительность прерываний в аэротенке первой и второй ступенях рассчитывать по формулам (48) и (50) СНиП 2.04.03-85, удельную скорость окисления по формуле (49) СНиП 2.04.03-85 степень рециркуляции ила для аэротенков второй ступени по формуле (52) СНиП 2.04.03-85 константы процесса ; K_i, К_о и из табл. 40 СНиП 2.04.03-85.

Концентрация сфлотированного уплотненного ила a_f, г/л, определяется по уравнению

, (49)

где иловый индекс принимается по данным табл. 41, СНиП 2.04.03-85.

Коэффициенты «а» и «b» принимаются в зависимости от продолжительности уплотнения сфлотированного ила, которую следует принимать 2-3 ч.

Время уплотнения ила, ч ……………	0,25	0,5	1	2	3
Коэффициента а ………….………….	0,019	0,016	0,014	0,012	0,011
Коэффициента в ………….…………..	0,000262	0,000242	0,000218	0,000203	0,000198

Степень рециркуляции активного ила на первой ступени определяется в зависимости от требуемой концентрации сфлотированного уплотненного ила, а_f

. (50)

Нагрузка по твердой фазе на зеркало флотационного илоотделителя q_ss кг/(м^2.сут), при оптимальном удельном расходе растворенного воздуха и концентрации активного ила (a_опт) определяется по формуле

q_ss = (50 + 1,5J_i) 1,4/(0,005J_i - 0,07), (51)

Суммарное количество твердой фазы, подвергаемой флотации, кг/сут;

. (52)

Суммарная площадь флотационных илоотделителей F_f, м²,

. (53)

Гидравлическая нагрузка q_m,_i, м³/(м²×ч).

q_m,_s = q_W /24F_f. (54)

Продолжительность пребывания воды t_szf в отстойной зоне (ниже водораспределителя) принимается равной 0,4-0,6 ч, высота отстойной зоны определяется по формуле H_szf, м:

H_szf = t_szf q_m,_i. (55)

Глубина зоны уплотнения H_т (выше водораспределителя) принимается 2-2,5 м. Разность отметок водосливов водосборного и пеносборного лотков флотационного илоотделителя 40-50 мм, предусматривается регулировка положения отметки пеносборного лотка.

Уклон дна пеносборного лотка принимать в пределах 0,1-0,05. Hacoc для подачи иловой смеси на флотатор устанавливается под заливом, гидростатический напор перед насосом должен поддерживаться постоянный и составлять не более 2,5-3 м, забор воды осуществляется непосредственно из аэротенка первой ступени.

Остальные конструктивные особенности флотатора приведены в гл. 4.

Пример расчета аэротенка с флотационным илоотделителем

2.25. Исходные данные: расход сточных вод q_W = 40000 м³/сут.

Сточные воды химкомбинатов азотной промышленности с БПК_полн исходной и очищенной воды 500 и 15 мг/л.

По табл. 41 СНиП 2.04.03-85 иловый индекс 120 см³/г.

Доза активного ила a_i, г/л, в аэротенке первой ступени рассчитывается по формуле (48)

а_i = 1,3/(0,05+0,00152^.120) = 5,59.

Концентрация сфлотированного ила а_f, г/л, при продолжительности уплотнения 3ч - по формуле (49)

а_f = 1,6/(0,011+0,000198^.120) = 47,75.

Степень рециркуляции пла R_f - по формуле (50)

R_f = 5,59/(47,65 - 5,59) = 0,132.

Нагрузка по твердой фазе на зеркало флотационного илоотделителя q_ssf, кг/м² сут, определяется по формуле (51)

q_ssf = [(50+1,5×120)×1,4]/(0,005×120 - 0,07) = 475.

Суммарное количество флотируемой твердой фазы G, кг/сут, по формуле (52)

G = 40000×5,59(1 +0,132) = 253115.

Суммарная площадь флотационных илоотделителей F_f, м² - по формуле (53)

F_f = 253115/475 = 532,9.

Рационально принять 4 флотатора диаметром 13 м.

Гидравлическая нагрузка на флотаторы q_ms, м³/(м²×ч), по формуле (54)

q_ms = 40000/24^.532,9 = 3,13.

При продолжительности пребывания воды в отстойной зоне 0,5 ч, ее высота H_szf, м, по формуле (55) составит

H_szf = 0,5×3,13 = 1,57.

Глубина зоны уплотнения принимается равной 2,5 м.

Высота зоны распределения жидкости 0,3 м.

Гидравлическая глубина флотационного илоотделителя составит 1,57+2,5+0,3 = 4,37 м.

2.26. Для очистки городских сточных вод взамен вторичных отстойников применяются аэротенки с флотационным разделением иловой смеси с одноступенчатой схемой флотации.

Применение напорной флотации для разделения иловой смеси приводит к значительному сокращению объема сооружений.

В данных условиях возможно применение горизонтального флотационного илоотделителя (рис. 18), который совмещается с аэротенком обычной конструкции, откуда иловая смесь во флотационный резервуар поступает самотеком. Туда же через распределительную систему вводится предварительно насыщенная воздухом под давлением вода. Комплекс (пузырек воздуха-флокула) активного ила поднимается на поверхность флотационного резервуара, образуя слой сфлотированного ила.

Рис. 18. Схема горизонтального флотационного илоотделения

1 - подача иловой смеси; 2 - лоток для сбора сфлотированного ила; 3 - скребковый механизм для удаления сфлотированного ила; 4 - подвесная перегородка; 5 - водослив; 6 - лоток осветленной воды; 7 - флотационный резервуар; 8 - распределительная система насыщенной воздухом воды

Осветленная вода отводится из нижней части флотационного резервуара с помощью дырчатой трубы или через зазор под подвесной стенкой через регулируемый водослив в канал осветленной воды, а затем по трубопроводу в контактные резервуары.

Сфлотированный ил скребком удаляется с поверхности флотационного резервуара в лоток, откуда циркулирующая часть активного ила возвращается в аэротенк, а избыточная часть направляется на дальнейшую обработку.

Для получения насыщенной воздухом воды часть осветленной воды подводится к насосу (рис. 19). С помощью насоса вода под давлением подается в напорный бак. Туда же компрессором подводится сжатый воздух. В напорном баке воздух растворяется в воде практически до полного ее насыщения. Насыщенная воздухом вода по трубопроводу подводится к распределительной системе флотационного резервуара (см. рис. 18).

Рис. 19. Схема узла насыщения рециркулирующей части осветленной воды

1 - трубопровод отвода насыщенной воздухом воды; 2 - напорный бак; 3 - компрессор; 4, 11 - обратный клапан; 5 - вентиль; 6, 9 - расходомер; 7 - манометр; 8 - эжектор; 10 - клапан регулирующий; 12 - насос; 13 - предохранительный клапан; 14 - уровнемер; 15 - трубопровод опорожнения

2.27. Флотационный резервуар рассчитывается на суммарный расход сточной воды, рециркулирующего ила и насыщенной воздухом воды. Время пребывания суммарного расхода принимается равным 40 мин.

Узел насыщения (напорный бак, насос, компрессор) и трубопроводы подачи и распределения насыщенной воздухом воды рассчитываются из условия обеспечения давления насыщения 0,6-0,9 МПа, продолжительности насыщения - 3-4 мин и расхода насыщенной воздухом воды в зависимости от давления и рабочей дозы ила (табл. 16). Расход воздуха составляет 20-30 % расхода насыщаемой воды при давлении 0,6-0,9 МПа соответственно.

Таблица 16

Примечание. Для промежуточных значений давления насыщения расход воды определяется интерполяцией.

Степень осветления очищенных сточных вод зависит от удельного расхода воздуха и следовательно, от давления насыщения. При удельном расходе воздуха 4-6 л/кг сухого вещества ила содержание взвешенных веществ в осветленной воде не превышает 15 мг/л; при удельном расходе воздуха 9-10 л/кг сухого вещества ила - не более 5 мг/л.

Флотационные резервуары в плане могут быть прямоугольными, а при реконструкции существующих отстойников - круглыми с радиальным движением воды.

Конструктивные параметры прямоугольных резервуаров: рабочая глубина 2-4 м, общая высота на 0,4-0,5 м больше глубины.

Отношение ширины к длине от 1:3 до 1:5. При ширине более 3 м рекомендуется установка продольных (ненесущих) перегородок для обеспечения равномерного движения воды и работы скребковых механизмов.

Расстояние под подвесной перегородкой определяется из условия движения воды в этом сечении со скоростью в пределах 0,8-1,2 м/с.

Объемы аэротенков принимаются в соответствии с п. 6.143 СНиП 2.04.03-85. При определении периода аэрации, удельную скорость окисления надлежит принимать по табл. 17, дозу активного ила по табл. 18.

Таблица 17

БПК_полн, мг/л	Удельная скорость окисления r, мг×БПК_полн /(г×ч), при дозе активного ила a_i, г/л
	3	4	5	6	7	8
100	19,2	17,3	16,11	14,9	13,7	12,7
150	23,5	21,4	19,7	18,4	17,3	15,9
200	27,6	25,5	24	22,5	21	19,5
300	31,6	29,7	28	26,7	25,2	23,4
400	33,8	32,1	30,7	29,4	27,6	25,9
500	35,2	33,8	33,1	31,3	29,9	28,1

Таблица 18

Показатель	БПК_полн, мг/л
Показатель	100	150	200	300	400	500
Доза ила а, г/л	3	4	5	6	7	8
Степень рециркуляции	0,11	0,16	0,20	0,25	0,30	0,36

Расход рециркуляционного ила при концентрации сфлотированного ила 30 г/л может быть принят по табл. 18.

Перекачку активного ила рекомендуется осуществлять эрлифтами. Для определения количества воздуха, необходимого для перекачки активного ила, ориентировочно можно принять расход воздуха 1 м³/м³ ила.

Прирост ила в схеме полной биологической очистки следует принимать по СНиПу по аналогии с окситенками.

Пример расчета аэротека с флотационным разделением иловой смеси для городских сточных вод

2.28. Исходные данные: расход сточных вод q_w = 4160 м³/ч; БПК_полн начальное и конечное L_е_n,_ai 200 мг/л, L_ex = 15 мг/л; содержание взвешенных веществ начальное и конечное 150 и 15 мг/л соответственно.

Период аэрации, ч:

t_atm = (200-15)/5 (1 - 0,25) 24 = 2,06,

где принимается r по табл. 17, и а - по табл. 18.

Объем аэротенков

W_ai =4160×2,06 = 8600 м³.

Расход воздуха на аэрацию рассчитаем, по формуле (61) СНиП 2.04.03-85 при q₀q_h = 1,1 мг/мг, K₁K_т = 2; при f_аэр/F_аэр = 0,5; K₂K_г/л = 2,52; при h_ha = 4 м, K_тK_т = 1, K_зK_кв = 0,85, С_а = 10,8 мг/л, С_о = 2 мг/л,

м³/м³.

Расход воздуха Q_air = 5,4×4160 = 22500 м³/ч.

Интенсивность аэрации

J_a = q_aH_a/t_air = 5,4×4/2,06 = 10,5 м³/(м²×ч),

что выше J_{a min}.

Циркуляционный расход q_r = 20 % от q_w (табл.18); Q_r = 4160´0,2 = 832 м³/ч.

Расход иловой смеси Q_ис = 4160+832 = 4992 м³/ч.

Расход насыщенной воздухом осветленной сточной воды Q_н определяется по табл.16. При а_i = 5 г/л и давлении насыщения 0,6 МПа Q_н = 19 % от Q_ис

Q_н = 4992×0,19 = 950 м³/ч.

Расход Q_ф, м³/ч, через флотационный резервуар

Q_ф = 4992 + 950 = 5942.

Объем флотационного W_ф, м³, резервуара при времени пребывания 40 мин

W_ф = 5942 = 3960.

Рабочий объем напорного бака принимается равным 50 м³. Общий объем сооружений W_c, м³, биологической очистки:

W_c = 8600 + 3960 + 50 = 12610.

Насос подбирается на производительность 950 м³/ч и напор 0,6 МПа.

Компрессор подбирается на производительность 190 м³/ч и давление 0,6 МПа.

Давление насыщения,

Расход насыщенной воздухом воды Q_Н в % от объема иловой смеси Q_ис при дозе ила a_i г/л

2.29. Процесс глубокой нитрификации сточных вод, содержащих NH, независимо от исходной концентрации аммонийного азота эффективно протекает в аэротенках-смесителях при соблюдении строго определенного возраста активного ила, который для различных условий может измениться от 5 до 70 и более сут.

При осуществлении процесса нитрификации в отсутствии или недостатке органического субстрата для построения биомассы нитрифицирующих микроорганизмов требуется искусственная добавка источников неорганического углерода в виде НСО или СО₂ из расчета 2 мг-экв на 1 мг-экв окисленного аммонийного азота.

Оптимальная величина рН для нитрифицирующих микроорганизмов составляет 8,4, оптимальная температура 30 °С. При температуре менее 30 °С наблюдается снижение скорости нитрификации. Процесс нитрификации может осуществляться как в присутствии органических веществ, так и в их отсутствии. Особое внимание следует обратить на присутствие в сточных водах веществ, тормозящих или полностью ингибирующих нитрификацию, в частности свободного аммиака и тяжелых металлов.

Для удаления из воды окисленных форм азота (NО и NO) осуществляют денитрификацию, т.е. восстановление нитритов и нитратов до молекулярного азота. Этот процесс может быть реализован при наличии в воде определенного количества органического субстрата, окисляемого сапрофитными микроорганизмами до CO₂ и Н₂О за счет кислорода азотсодержащих соединений. При денитрификации обеспечивается очистка сточных вод одновременно от биологически окисляемых органических соединений и от соединений азота (NО и NO). Наиболее эффективно процесс денитрификации протекает при рН = 7-7,5, при рН выше 9 и ниже 6 процесс затормаживается.

В качестве органического субстрата в процессе денитрификации могут быть использованы любые биологически окисляемые органические соединения (углеводы, спирты, органические кислоты, продукты распада белков, избыточный активный ил и т.д.). Источником углеродного питания при очистке сточных вод методом денитрификации могут быть исходные или прошедшие очистку в первичных отстойниках сточные воды, а также органосодержащие производственные сточные воды, предпочтительно не содержащие аммонийного, органического и белкового азота.

Необходимое соотношение величины БПК в сточных водах к нитратному азоту ориентировочно равно 4:1.

Для процессов нитрификации и денитрификации могут быть использованы обычные сооружения биологической очистки: аэротенки и биофильтры.

При удалении соединений азота из сточных вод могут применяться различные схемы очистки: одностадийные, двух или трехстадийные. В каждой схеме процесс денитрификации может осуществляться в начале, середине или конце сооружения, с искусственной добавкой субстрата (например, метанола) или с использованием субстрата сточных вод, с проведением процесса денитрификации в аэробных или анаэробных условиях, с дополнительной рециркуляцией иловой смеси в начало резервуара из его конца или из вторичного отстойника, а также из одной ступени в другую. Во всех схемах на завершающей стадии устраивают, как правило, аэрацию иловой смеси продолжительностью не менее 1-2 ч для отдувки газообразного азота и более глубокого окисления аммонийного азота. Для удаления из сточных вод соединений азота возможно применение специально разработанных для этих целей сооружений типа циркуляционных каналов, в которых создаются аэробные и анаэробные участки за счет рассредоточенного расположения поверхностных механических аэраторов. Возможно осуществление процесса в аэротенке-смесителе при попеременном (цикличном) аэрировании и перемешивании иловой смеси в течение короткого времени (1-1,5 ч) при соблюдении необходимого времени пребывания сточной жидкости в сооружении. Для перемешивания иловой смеси могут быть использованы лопастные мешалки с горизонтальной или вертикальной осью вращения, гидравлическое перемешивание, а также перемешивание воздухом с малой интенсивностью, подаваемым дырчатыми трубами или открытыми стояками.

При отсутствии токсичных загрязнений (особенно для нитрификации) могут применяться секционированные вытеснители с последовательно работающими аэробными и анаэробными секциями и подачей в секции денитрификации соответствующего количества органического субстрата или исходной сточной жидкости.

2.30. Аэротенки-тарификаторы целесообразно применять при отсутствии в сточных водах посторонних органических примесей например, дренажных вод жидкостей из накопителей производственных отходов, содержащих NН. Для поддержания стабильной очистки не допускается суточное изменение концентрации N-NН в поступающей жидкости более ±5 %. Процесс нитрификации следует осуществлять в аэротенке-cмесителе при невысокой степени очистки воды (2-4 мг N-NН очищенной воды).

При расчете процессов нитрификации сточных вод необходимо вначале определить минимальный возраст активного ила, при котором обеспечивается требуемая остаточная концентрация аммонийного азота.

Ориентировочно концентрацию нитрифицирующего ила при требуемом его возрасте следует определять по табл. 19, в которой представлены данные по количеству нитрифицирующих микроорганизмов (a_is, г/л) при количестве окисленного аммонийного азота (С_n) 20 мг N-NН за 24-часовой период обработки воды при температуре 20 °С, а также данные по приросту ила и удельной скорости окисления аммонийного азота. При других количествах окисленного аммонийного азота С_n и продолжительности очистки t дозу нитрифицирующего ила следует определять по формуле

. (56)

Минимальное время обработки в аэротенке-смесителе сточных вод, не содержащих органических веществ, 10-12 ч. Вынос нитрифицирующего ила из вторичных отстойников должен быть не более 20 мг/л, т.е. его прирост должен быть не менее этой величины, с целью сохранения нитрифицирующего ила в системе.

Таблица 19

Прирост ила, мг/мг	Возраст ила, Т, сут.	Концентрация микроорганизмов, a_is, г/л	Удельная скорость окисления r_п, мг/(г×ч)
N-NН	Возраст ила, Т, сут.	Концентрация микроорганизмов, a_is, г/л	Удельная скорость окисления r_п, мг/(г×ч)
0,17	5	0,017	49,0
0,17	10	0,034	24,5
0,16	15	0,048	17,4
0,138	20	0,055	15,2
0,09	25	0,048	17,4
0,055	30	0,033	25,2
0,03	35	0,021	39,7
0,02	40	0,016	52,1
0,048	50	0,048	17,4
0,044	60	0,053	15,7
0,018	70	0,025	33,3

Для более эффективного задержания нитрифицирующего ила целесообразно размещение тонкослойных блоков в конце аэротенков.

Следует отметить, что вследствие весьма малой скорости роста нитрифицирующих микроорганизмов существует критическая минимально возможная суммарная концентрация аммонийного и органического азота С_nen_min в поступающей воде, ниже которой осуществление процесса нитрификации в аэротенке с заданным эффектом становится практически невозможным из-за ограничений работы вторичных отстойников при возврате в нитрификатор необходимого количества нитрифицирующего ила.

Минимальная допустимая концентрация С_nen_min при заданном возрасте ила Т в зависимости от допустимого выноса нитрифицирующего ила из вторичных отстойников а_t, мг/л, определяется выражением

С_{nen min} = 0,02 а_t T/a_is. (57)

Для обеспечения эффективной нитрификации аммонийного азота при меньших начальных его концентрациях целесообразно вводить дополнительное количество неконсервативных легкоокисляемых органических веществ, например, метанола или неочищенной бытовой сточной жидкости.

Процесс нитрификации следует осуществлять при оптимальном значении рН, равном 8,4. При других значениях рН и той же температуре удельные скорости снижаются. Приведем значения К_рН при различных величинах рН:

рН . . . .	6	6,5	7	7,5	8	8,4	9
К_рН. . . .	0,15	0,31	0,5	0,6	0,87	1	1,23

В общем случае при расчете аэротенков с нитрификацией сточных вод необходимо знание удельной скорости роста нитрифицирующих микроорганизмов, которая зависит от рН и температуры жидкости, концентрации растворенного кислорода в иловой смеси и аммонийного азота в очищенной жидкости, а также от наличия токсичных для нитрификации компонентов.

Удельная скорость роста тарификаторов , сут^-1, определяется по формуле

, (58)

где К_рН - коэффициент, учитывающий влияние рН;

К_Т - коэффициент, учитывающий влияние температуры жидкости;

°С . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	10	15	20	25	30
К_Т . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	0,32	0,56	1,0	1,79	3,2

К_ос - коэффициент, учитывающий влияние концентрации растворенного кислорода, который определяется по формуле

К_ос = С_о/(К_о+С_о). (59)

Кс - коэффициент, учитывающий влияние токсичных компонентов;

- максимальная скорость роста нитрифицирующих микроорганизмов, равная 1,77 сут^-1 при рН = 8,4 и температуре 20 °С;

К_п - константа полунасыщення, мг N - NH₄/л; N - концентрация аммонийного азота в очищенной жидкости.

С_о- концентрация растворенного кислорода в иловой смеси, мг/л;

К_о - константа полунасыщения, равная 2 мг O₂/л.

Коэффициент К_о определяется по формуле

К_о = J/(J + С_i), (60)

где С_i - концентрация ингибитора, мг/л;

J - константа полунасыщенпя, мг ингибитора/л.

Минимальный возраст нитрифицирующего ила определяется по формуле

. (61)

Удельная скорость окисления органических веществ , мг/(г×ч), определяется по формуле

. (62)

где К_Э- энергетический физиологический коэффициент, мг^.БПК_полн/(г×ч); К_Р - физиологический коэффициент роста микроорганизмов активного ила, мг^.БПК_полн/г; - возраст ила, сут.

Для городских сточных вод

К_Э = 3,7 мг^.БПК_полп/(г×ч); К_р = 864 мг БПК_полп/г.

Концентрация беззольной части активного ила a_i определяется из формулы (49) СНиП 2.04.03-85, где для городских сточных вод = 70 мг^.БПК_полн/(г×ч); К_i = 65 мг БПК_полн/л, = 0,14 л/г; К_о = 0,625 мг/л.

Продолжительность пребывания сточных вод в аэротенке t_atm с нитрификацией аммонийного азота определяется по формуле

t_atm = (L_en-L_ех)/a_i, (63)

Удельный прирост активного ила K_g, мг/(мг^.БПК_полн), определяется по формуле

K_g = 41,7at_atm/(L_en-L_ех), (64)

где a - концентрация ила по сухому веществу, г/л.

Суточное количество избыточного ила G, кг/сут, составляет

G = K_g/(L_en-L_ех)Q/1000. (65)

Пример расчета аэротенка-нитрификатора

2.31. Исходные данные: расход сточных вод Q = 12000 м³/сут; содержание аммонийного азота в исходной воде С_nen = 150 мг/л, в очищенной воде С_nex = 3 мг/л; температура 20 °С; значение рН = 8,4; концентрация растворенного кислорода равна 4 мг/л.

По формуле (58) определяется удельная скорость роста нитрификаторов , сут^-1;

= 0,126.

Минимальный возраст ила находим из уравнения (61)

= 1/0,126 = 7,93 сут.

Принимается = 8 сут.

Затем определяем концентрацию нитрифицирующего ила a_is. При возрасте ила = 8 сут, a_is = 0,03 г/л. Удельная скорость нитрификации по табл. 19 составит 34,5 мг/(г×ч).

По формуле (57) определяется минимально допустимая концентрация аммонийного азота в поступающей жидкости C_nen_min при задаваемом выносе ила из вторичных отстойников С_i = 20 мг/л;

C_{nen min} = 0,02=107 мг/л,

т.e. меньше исходной величины, которая равна 150 мг/л.

Общую дозу ила следует определять исходя из минимального периода аэрации для аэротенков-смесителей, равного 10 ч.

Из уравнения (56) доза нитрифицирующего ила

a_in = 0,53 г/л.

Объем нитрификаторов

W_n = Qt/24 = 5000 м³.

Гидравлическая нагрузка на вторичные отстойники определяется по формуле (67) п. 1.161 СНиП 2.04.03-85.

Пример расчета аэротенка-нитрификатора в присутствии биоразлагаемых органических веществ

2.32. Исходные данные: расход сточных вод 48000 м³/сут; БПК сточных вод L_en = 150 мг/л; аммонийный азот C_nen = 50 мг/л; в очищенной воде (L_en = 8 мг/л); концентрация C_ne_х = 2 мг/л; температура жидкости 20 °С; концентрация кислорода в аэротенке - 2 мг/л; рН = 7,8.

Характер органических загрязнений аналогичен городским сточным водам. Значения констант при окислении органических веществ и обеспечении глубокой нитрификации:

= 70 мг БПК_полн/г^.ч;	K_i = 65 мг/л;
= 0,14 л/ч;	K_O = 0,625 мг/л.

По формуле (58) наводим

= 0,051 сут^-1.

Минимальный возраст ила по формуле (61)

1/ = 1/0,051 = 19,6 cyт.

Удельная скорость окисления органических веществ определяется по формуле (62)

= 3,7+(864×0,0417)/19,6 = 5,54 мг^.БПК_полн/(г×ч).

По формуле (49) п. 6.143 СНиП 2.04.03-85, зная , находим концентрацию беззольной части активного ила при L_е_x = 8 мг/л

5,54+5,54^.0,14а_i = 7,41; а_i = 2,42 г/л.

Продолжительность аэрации сточных под t_atm, ч, в аэротенке-смесителе с нитрификацией аммонийного азота определяется по формуле (63)

t_atm = = 10,6.

Концентрация нитрифицирующего ила в иловой смеси при возрасте ила 19,6 сут определяется по данным табл. 19 с использованием формулы (56)

a_in = 1,2×0,055 = 0,3 г/л.

Общая концентрация беззольного ила в иловой смеси аэротенков составляет a_in+a_i = 2,42+0,3 = 2,72 г/л, с учетом 30 % зольности доза ила по сухому веществу составит а = 2,72/0,7 = 3,88 г/л.

Удельный прирост избыточного ила К_g определится по формуле

К_g = 0,62 мг/(мг·БПК_полн).

Суточное количество избыточного ила по формуле (65),

кг/сут.

Объём аэротенков-интрификаторов

W = = 21200 м³.

Расход подаваемого воздуха рассчитывается по формуле (61), п. 6.157 СНиП 2.04.03-85 с учетом дополнительного слагаемого в числителе

1,1(C_en-C_nex)4,6.

Расчет, денитрификатора

2.33. В качестве денитрификаторов могут применяться как смесители, так и вытеснители. Для осуществления процесса денитрификации в качестве, источника углерода в сточные воды искусственно добавляют биологически неконсервативные, органические вещества (метанол, органические кислоты и т.д.) или исходные сточные воды из расчета 3-6 мг БПК на 1 мг N-NO.